Журнал "Наука и Техника" (НиТ) - «Наука и Техника» [журнал для перспективной молодежи], 2007 № 10 (17)

Интересно отметить, что первая успешная попытка моделирования тесного сближения галактик была осуществлена еще в 1941 г. Шведский астроном Э. Хольмберг, воспользовавшись тем, что освещенность от источника уменьшается, как и гравитационная сила, обратно пропорционально квадрату расстояния до наблюдателя, рассмотрел относительное движение двух галактик, каждая из которых была представлена набором подвижных лампочек. Измеряя в разных точках модельной галактики освещенность с помощью фотоэлемента, Хольмберг перемещал лампочки в соответствии с неоднородностями такого “гравитационного” поля. С помощью столь нестандартного подхода он предвосхитил некоторые результаты, полученные гораздо позднее с помощью компьютерного моделирования.

В 1972 г. появилась работа братьев Тумре, в которой было наглядно показано, что морфологические особенности галактик естественным образом могут быть объяснены гравитационным взаимодействием между ними. Эта работа послужила основой для нового подхода к проблеме формирования структуры современных галактик. Согласно этому подходу, не начальные условия, а последующая эволюция галактики, в ходе которой она активно взаимодействует со своим окружением (другими галактиками, карликовыми спутниками, межгалактической средой), определяет ее характеристики. Один из братьев — А. Тумре — даже высказал предположение, что все эллиптические галактики возникли при слиянии спиральных (это предположение получило название “гипотеза слияний”). Сейчас считается, что и начальные условия, и последующая эволюция влияют на свойства галактик, однако соотношение между этими факторами остается пока неизвестным.

В близкой к нам области Вселенной взаимодействующие галактики довольно редки. Если основываться на видимых признаках взаимодействия, говорящих о сильном внешнем гравитационном возмущении (заметной асимметрии структуры, наличии протяженных линейных образований — “хвостов” и перемычек, оболочек и т. п.), то к таким объектам можно отнести лишь каждую десятую или двадцатую галактику (рис. 2–5). В более ранние эпохи, однако, процессы взаимодействия между ними могли быть гораздо более интенсивными.

Рис. 2. Примеры взаимодействующих галактик: NGC 3921, NGC 4038 “Антенны”

Рис. 3. Две огромные галактики стараются "растащить” друг друга. Эти спиральные галактики “Мыши”, названные так из-за своих длинных хвостов, уже прошли друг через друга. Скорее всего, они будут сталкиваться снова и снова, пока не сольются. Длинные хвосты образовались из-за того, что они по-разному притягивают ближнюю и дальнюю части друг друга. Взаимодействие в космосе на таких огромных расстояниях происходит медленно, с характерным временем порядка сотен миллионов лет. Галактики NGC 4676 находятся на расстоянии 300 миллионов световых лет от Солнца, в направлении на созвездие Волосы Вероники

Рис. 4. Согласно современным представлениям, NGC7252 является продуктом неполного слияния двух дисковых галактик. Неслившиеся остатки этих двух гигантских объектов образуют два “хвоста” (размером около 100 кпк), богатых нейтральным водородом. Центральное пекулярное тело галактики содержит быстровращающийся диск иони-???

Астрономия — наука, основанная на наблюдениях. Астрономы лишены возможности ставить эксперименты, как, к примеру, физики, сталкивающие в ускорителях потоки заряженных частиц, или биологи, вмешивающиеся в структуру генов. Однако исследование взаимодействующих галактик дает удивительную возможность детально изучить результаты экспериментов по столкновению гигантских звездных систем, которые ставит сама природа.

Здесь мы имеем дело с одними из самых грандиозных процессов во Вселенной, и именно они, как считается, могут приводить к рождению объектов и явлений совершенно нового типа (квазаров, радиогалактик, сверхмощных источников инфракрасного излучения, гамма-всплесков и т. д.). Кроме того, при гравитационном возмущении различные подсистемы галактик (темное гало, газовый и звездный диски и т. д.) начинают играть активную роль (например, поглощать энергию) и, следовательно, дают о себе новую информацию.

Изменение представлений об эволюции галактик, произошедшее в последние годы, делает задачу исследования взаимодействующих галактик одной из наиболее интересных в современной астрономии. Например, в составленном несколько лет назад А. Сендиджем списке 23 наиболее актуальных на последующие 30 лет проблем астрономии под первым номером стоит вопрос о том, определяется ли структура нормальных (т. е. имеющих вполне симметричный, неискаженный вид) галактик их эволюцией или же — начальными условиями при их формировании. Вопрос о роли слияний между галактиками А. Сендидж выделил в отдельную (седьмую) проблему в своем списке.

Наши работы ставят целью выяснить, как внешнее гравитационное возмущение и перенос массы влияют на глобальную структуру галактик. Этот вопрос изучен относительно слабо, что, возможно, связано с большим разнообразием форм взаимодействующих галактик и, следовательно, с трудностями в поиске закономерностей. Другой важный вопрос: действительно ли взаимодействия были гораздо более частыми в прошлом, как это предсказывается современными теориями формирования галактик?

При первом взгляде на снимки взаимодействующих галактик (рис. 2–5) поражает многообразие и причудливость форм. Эти объекты мало напоминают нормальные, относительно изолированные галактики, показанные на рис. 1. Чтобы сравнить их структуру со строением нормальных, симметричных галактик, нужно усреднить наблюдаемое распределение их поверхностной яркости. Выполнив такое усреднение (для этого существуют разные способы), можно построить сглаженное распределение яркости даже для объектов с выраженными особенностями.

Спиральные галактики, как правило, двухкомпонентные системы: в их структуре выделяют центральную конденсацию (балдж) и экспоненциальный диск. Балджи и диски галактик имеют много существенных различий и, как считается, могут иметь разное происхождение.

Для анализа структуры взаимодействующих галактик мы получили изображения 24 тесных взаимодействующих систем, состоящих из нескольких явно разделенных, т. е. еще не слившихся, галактик (примеры таких систем показаны на рис. 5). Наблюдения были проведены на 1.2-метровом телескопе Обсерватории Верхнего Прованса (Франция). Общие фотометрические характеристики балджей взаимодействующих спиралей оказались близки к таковым у балджей нормальных галактик.

Рис. 5. Контурные карты двух двойных взаимодействующих систем, которые построены по их изображениям, полученным на 1.2-метровом телескопе Обсерватории Верхнего Прованса. Диски видимых почти с ребра спиральных галактик демонстрируют крупномасштабные изгибы сво-???