Этот текст был написан спонтанно на вдохновении от публикации моего коллеги — астронома Алексея Кудри — в Facebook. у меня родился очень содержательный комментарий к тому посту, и я счел его достйным отдельной статьи. Поэтому — с разрешения автора — я публикую исходный текст, а дальше мои дополнения к нему.

В настоящее время среди астрономов широко признано, что важным аспектом эволюции галактик является то, как они взаимодействуют друг с другом. Галактики могут сливаться, сталкиваться или пролетать навылет друг через друга. Каждое подобное событие оказывает значительное влияние на их форму и структуру. И, насколько распространенными бы не были такие взаимодействия, астрономам крайне редко удается получить настолько динамичные изображения сталкивающихся галактик вроде того, что сделал «Хаббл».

Arp 282 состоит из спиральной галактики NGC 169 (внизу) и ее меньшего компаньона IC 1559 (вверху). По изображению сложно понять, но они имеют весьма активные ядра, являющиеся мощным источником излучения. В какой-то степени это даже удача, что наблюдательные возможности Hubble ограничены лишь ультрафиолетовой, видимой и ближней частью инфракрасного диапазона. Если бы телескоп мог регистрировать абсолютно все излучение от ядер галактик Arp 282, оно попросту бы скрыло детали их взаимодействия.

Активность Arp 282 связана с расположенными в их центрах черными дырами. Процессы приливного взаимодействия привели к перераспределению вещества внутри галактик. Это обеспечило черные дыры большим количеством «пищи». Галактики также обзавелись соединяющим их «мостом», который можно заметить на снимке. Он состоит из вытянутых приливными силами газа и пыли.

Структура находится на удалении приблизительно 98 Мпк (320 млн св. лет) от нас в созвездии Андромеды.

Исходники как всегда взяты в MUST

Алексей Кудря,
13.04.2023

А теперь мои дополнения

Впервые на взаимодействие галактик обратил внимание Воронцов-Вельяминов — он просто пролистал страницы Паломарского фотографического атласа, и был ошеломлен частотой подобных примеров, которые вряд ли могли быть игрой исключительных случаев. Взаимодействие галактик казалось скорее правилом, нежели исключением.

В астрофизике того времени устоявшимся было иное мнение — галактики крайне далеки друг от друга, да еще разлетаются друг от друга — какое уж тут взаимодействие?! А если на снимке галактики будто бы вместе, так это чисто оптическое наложение...

Оказалось, не всегда это наложение. Более того — скорее всего не наложение, особенно в тех случаях, когда форма галактик искажена и выпадает из признанной в те годы лаконичной классификации галактических типов по Эдвину Хабблу.

Итогом этого прозрения стало создания Морфологического каталога галактик, содержащий более 30 тысяч объектов (это покруче NGC, и количественно и качественно, ведь упор в нем был сделан именно на галактики и их физическую природу), который Борис Александрович составил за 12 лет изучения материала Паломарского атласа (1962-1974).

Параллельно с этим Воронцов-Вельяминов выпустил каталог взаимодействующих галактик, содержащий более 2 тысяч галактик. Оказалось, каждая 7-я галактика в нашем мире входит во взаимодействующие галактические системы.

Позже взаимодействия были выявлены между многими теми галактиками, формы которых не имели ярких признаков искажений, но демонстрировали аномальные вспышки образования, вызванные приливными эффектами. К ним добавились галактики с низкой поверхностной яркостью, которые не могли быть выявлены на фотографиях Паломарского обзора и других подобных фотоатласов, но они тоже входят в связанные группы с другими галактиками. И теперь можно считать, что в нашей Вселенной взаимодействуют от 30 до 50% всех галактик. И это не мешает Вселенной расширяться.

С одной стороны может показаться, что ситуация с галактиками похожа на ситуацию с двойными звездами. Но все же системы двойных и кратных звёзд довольно устойчивы и могут существовать столько, сколько живут эти звёзды. Взаимодействие галактик чаще всего приводит к их слиянию или как минимум к перераспределению звездного населения этих звездных островов. Иными словами взаимодействие галактик кардинально меняет, трансформирует эти галактики. И ни одна галактика не будет прежней, пережив взаимодействие с другой галактикой, а чаще всего просто исчезает в своем прежнем виде, но проявляясь в совершенно новом образе.

Наша Галактика — Млечный путь — не стала исключением — она активно взаимодействует с карликовыми галактиками Большое Магеллановое Облако и Малое Магеллановое Облако. Причем, формально обе эти галактики относятся к неправильным по форме, хотя, если присмотреться, то в Большом Мегеллановом Облаке можно выявить разруженными приливными силами спиральныме ветви — в прошлом эта небольшая галактика была классической спиральной.

Разрушение спиральной структуры в некотором отдаленном будущем грозит и Млечному пути, когда наша Галактика сольется с летящей нам навстречу галактикой Андромеды, которая в свою очередь взаимодействует с несколькими карликовыми эллиптическими галактиками в своем ближайшем окружении, и с галактикой Треугольника.

Галактики представляют собой, судя по всему, самые крупномасштабные целостные структуры Вселенной, из известных ученым. Конечно, есть еще скопления галактик, сверхскопления… но эти структуры открытые, не целостные и малоизученные. Но давайте обо всем по порядку. Начнем с самого малого.

В античной Греции (около 2500 лет назад) зародилось представление о том, что все вещества и предметы состоят из мельчайших и неделимых частиц, которые изначально определяют свойства того или иного вещества. Их назвали “атомы”.

Сейчас науке известно, что атомы вполне делимы, и сами в свою очередь состоят из элементарных частиц — протонов, нейтронов, электронов. Там же где-то формально или физически присутствуют позитроны — антиподы электронов, превращающие нейтральный нейтрон в положительно заряженный протон. Если говорить упрощенно, то комбинации этих частиц и дает нам все многообразие веществ во Вселенной. Но каждая из них так же состоит из еще более мелких конструкций, определяющих их суть — из кварков. Насколько глубок колодец микромира, науке неизвестно, но уже сейчас достаточно оснований считать, что и кварки, в свою очередь, тоже из чего-то состоят.

Теперь двинемся в противоположном направлении по оси усложнения вселенских структурных элементов.

Атомы соединяются в молекулы. Фактически, молекула и есть — та минимальная единица любого химического соединения — вещества — во Вселенной. Молекулы определяют физические и химические свойства веществ, а не атомы, как это предполагали некоторые греческие философы. Но ошиблись они не сильно.

Молекулы иногда тождественны с атомами. Например молекулы металлов состоят всего из одного атома. Но атомы в металлах соединяются в некотором порядке, образуя протяженные кристаллические решетки. Это роднит их с кристаллами солей, где свойства и структура вещества зависят от геометрии соединения атомов или молекул между собой. Кристалл представляет собой еще более крупную структуру нашего мира.

Дальше, как ни странно, идут живые организмы. В этой цепочке я бы выделил три основных звена:

• Клетка

• Сложный организм (от многоклеточных до людей)

• Социум (сообщество организмов)

Каждая из этих структур обладает своей ясной внутренней организованностью и целостностью, нарушение которой приводит к необратимому разрушению структуры.

Далее идут планеты — во всем своем многообразии — это могут быть газовые гиганты типа Юпитера и Сатурна, каменные планеты земного типа, но к ним же я причисляю и астероиды, ядра комет, метеороиды. Их объединяет механическая целостность, обусловленная гравитационной связанностью всех входящих в их состав веществ в виде более мелких структур — молекул и кристаллов. Более крупные структуры планетарного семейства под действием гравитационных сил обретают форму близкую к сферической. Мелкие остаются неправильными по форме. И еще им свойственна пространственная отделенность от других подобных космических тел — их разделяют порой миллионы километров вселенского вакуума. При этом существовать представители этого структурного семейства могут как в сообществах себе подобных тел — в планетных системах — под доминирующим влиянием звезд, так и сами по себе — отдельно — в тотальном космическом одиночестве.

Звезды — это еще более крупные вселенские структуры. Они образуются из коллапсирующих (сжимающихся под действием гравитации) облаков водорода. Сами облака водорода — первородного вещества нашей Вселенной — можно было бы причислить к субструктурам — они не целостны, не едины, не устойчивы, но стремясь ко всем этим перечисленным недостающим качествам превращаются в звезды. При достижении некоторой массы и давления в уплотненном центре коллапсирующей туманности, новое образование вспыхивает звездой — в её недрах запускаются термоядерные реакции. В ходе этих реакций происходит превращение водорода в гелий — по сути удивительная трансформация одного структурного элемента — атома водорода, в другой структурный элемент — в атом гелия. И тут мы сталкиваемся с еще одной важной составляющей нашего мира — с излучением, которое пронизывает все пространство Вселенной, и призвано переносить по нему энергию, освобождающуюся в том числе и в процессе термоядерных реакций. Превращение водорода гелий происходит с выделением значительного количества энергии, которая покидает центр звезды с излучением. В противном случае температура в центре звезды продолжала бы расти и рано или поздно звезда бы вышла из равновесного состояния. Кстати, такое случается.

Звезды могут объединяться в более крупные структурные единицы. Можно выделить несколько разновидностей таких структур:

• Системы двойных и кратных звезд

• Рассеянные звездные скопления

• Шаровые звездные скопления

Только шаровые звездные скопления можно считать устойчивыми структурами, способными существовать миллиарды лет — то есть — период времени одного порядка с продолжительностью жизни входящих в их состав более мелких структурных единиц — звезд. Рассеянные скопления довольны быстро распадаются, а системы двойных и кратных звезд очень многообразны и сказать что-то конкретное об этом классе в двух словах невозможно. Вряд ли это вообще имеет смысл считать неким единым классом.

И вот мы добрались до галактик.

Подобно тому, как люди живут в городах, звезды группируются в сообщества многомиллиардной численностью. Еще можно уподобить эти сообщества островам в океане, между которыми простирается непреодолимость океанических вод, и один остров с другого острова практически не виден.

Звезды не распространены по Вселенной равномерно. Подобно тому, как планеты и звезды разделены бездной космического вакуума, так и сообщества звезд — галактики — разделены еще более протяженными пустотами. Но к пониманию этого люди пришли относительно недавно.

Само слово “Галактика” происходит от греческого “Молочный” — “Γαλακτικός” — “Галактикос”. Так греки описывали широкое сияние протянувшееся через весь небосвод — “Млечный путь”, а по одному из греческих мифов это сияние представляло собой пролитое Герой (супругой Зевса) молоко, когда богиня кормила своего приемного сына — Геракла.

Около 400 лет назад Галилео Галилей навел на Млечный путь свой первый телескоп и обнаружил, что это сияние — ни что иное, как неисчислимое множество слабых звезд, сливающихся для глаза воедино. Почему звезды сложились в этот кольцеобразный “круг почета” опоясывающий земной небосвод — это не было понятно еще долгие 300 лет, пока Эдвин Хаббл не разделил на отдельные звезды спиральные рукава туманности Андромеды.

До открытия Эдвина Хаббла считалось, что все эти “завитушки” спиральной структуры являются объектами нашего звездного мира, который где-то наверняка кончается, но где? и что там дальше? — это науке не было известно.

Когда среди звезд в туманности Андромеды обнаружились переменные звезды — Цефеиды, стало возможным определение расстояния до них. Оно оказалось огромным — порядка двух миллионов световых лет. С такими дистанциями астрономы не имели дела. В ходу были световые годы, десятки, сотни — максимум — тысячи. И вдруг такой качественный скачок.

Выяснилось, что на протяжении этих миллионов световых лет, разделяющих наш звездный остров, и подобные туманности Андромеды спиралевидные образования, нет ничего — пустота, вселенский вакуум. А все звезды, видимые с Земли, живут исключительно в этих звездных островах.

Более современные телескопы показали, что количество спиралевидных звездных островов огромно — Млечный путь не содержит столько звезд, а сама форма Млечного пути, если было бы возможным взглянуть на него со стороны, оказалась подобна Туманности Андромеды или Туманности Треугольника. И это было важнейшим открытием: Мы живем в одном из звездных водоворотов, коих на небе сотни миллиардов. А в каждом из них сотни миллиардов звезд.

Все эти многочисленные звездные города были причислены к новому классу вновь определенного типа структур — к галактикам. Причем, если имеется в виду наша Галактика — Млечный путь, то она всегда упоминается на письме с использованием заглавной буквы. Остальные галактики упоминаются с использованием строчных букв.

(Иллюстрация расположения Солнечной системы внутри Галактики "Млечный путь")

Оказалось, что формы и разнообразие галактик очень различны. Спиральных — большинство. Но и среди них есть множество разновидностей — с баром-перемычкой и без, с двумя спиральными ветвями и большим количеством. Нашлась даже галактика-кольцо, центр которой никак не соединен с периферией звездными путями.

Очень многочисленным классом оказались эллиптические галактики, которые напоминают шаровые скопления звезд, только в миллионы раз более масштабные. И фактически центральные части спиральных галактик подобны эллиптическим. Возможно, эллиптические галактики утратили свои спиральные ветви или ассимилировали их в ядро.

Но еще более интересными оказались галактики неправильной формы. Их происхождение оставляет широчайшее поле для гипотез. Вариантов множество. Одним из наиболее популярных объяснений является слияние галактик. Оказывается, что невзирая на миллионы световых лет межгалактического вакуума, галактики все-таки встречаются друг с другом и сливаются в нечто более крупное. При этом их формы сильно искажаются — спиральные ветви разрушаются, приливные силы активируют звездообразование, в ходе которого “вспыхивают” миллиарды новорожденных звезд, какая-то часть звезд выбрасывается за пределы этих “звездных городов”.

Впервые изучать сливающиеся галактики начал советский астроном Борис Александрович Воронцов-Вельяминов, положив начало галактической морфологии и классификации взаимодействующих галактик. А до него считалось, что близость изображений двух и более галактик на фотопластинках — чисто иллюзорное совпадение направлений, в которых на самом деле галактики расположены на очень разных расстояниях от нас, и — на почтительных расстояниях между собой.

(Борис Александрович Воронцов-Вельяминов (14 февраля 1904 — 27 января 1994) — советский астроном, член-корреспондент Академии педагогических наук СССР)

Нашлось немало примеров того, что большинство галактик, как и большинство звезд, живут в небольших группах и даже имеют спутники — карликовые галактики. Есть спутники у Галактики Млечный Путь, и у Туманности Андромеды.

(Карликовая галактика "Большое Магелланово Облако" — спутник Галактики "Млечный путь")

Более крупномасштабный взгляд на мир галактик выявил скопления галактик численностью в тысячи и миллионы звездных островов. Такие скопления расположены в направлении созвездий Волосы Вероники, Девы и Льва. Но это — самые близкие из скоплений. А если попытаться проникнуть взглядом сквозь мерцание звезд нашей Галактики, мы увидим, что скопления галактики окружают нас повсюду.

(Сверхскопление галактик в созвездии Геркулеса)

С помощью телескопа имени Хаббла было найдено несколько брешей среди звезд нашей Галактики. На полученных снимках видно, что галактики окружают нас буквально плотной стеной… нет, конечно — между ними довольно пустоты, как всюду во Вселенной, но создается иллюзия, что они буквально накладываются друг на друга.

В этой иллюзорной галактической сфере есть своя структуризация — галактики, объединенные в сверхскопления, образуют нити, волокна, которые протягиваются, соединяясь с подобными себе метагалактическими нитями, и рисуют на самом крупномасштабном полотне Вселенной подобие пчелиных сот.

Это уже с большим трудом укладывается в сознании даже самых продвинутых ученых. И описать на уровне законов нашего мира причины образования такой удивительно структуризации астрофизикам пока не удалось. Мы даже не представляем, что является следующей структурной единицей в нашем Мире после галактик. И это еще предстоит нам познать.

(Столкновение двух галактик спирального типа, с превращением в одну "неправильную")

PS: Толчком к написанию статьи стала музыка, представленная в самом начале этой публикации. Однажды ночью я сел за инструмент и погрузился в импровизацию - без малого на полчаса. Я записал это. Позже решил сделать видеосопровождение к музыке. Осознал, что здесь должны быть представители мира галактик - во всем своем многообразии. В процессе видеомонтажа я понял, что готов написать несложную статью об этом.

Кстати, музыку можно скачать с моего сайта: Студийная сессия «Ночные импровизации»

Совершенно бесплатно.

Надеюсь, что эта статья откроет собой целый цикл публикаций, посвященных многообразию галактик, о которых говорить можно бесконечно долго. Следите за моими новостями, Друзья.