Коллектив авторов - Космос. От Солнца до границ неизвестного

В 2013 году создали трехмерную карту скоростей движения нескольких тысяч звезд и расстояний до них. Из этой карты следует, что Галактика совершает волнообразные движения. Мэри Уильямс и ее коллеги из Института астрофизики им. Лейбница в Потсдаме (Германия) изучили данные измерений радиальных скоростей ( Radial Velocity Experiment, RAVE ) почти для полумиллиона звезд на расстояниях до 6500 световых лет во всех направлениях. В основном изучались звезды из так называемого красного сгущения на диаграмме Герцшпрунга – Расселла, у которых примерно одинаковая яркость, и поэтому их легче сравнивать при расчете их относительных скоростей и расстояний до нас. Ученые проанализировали данные RAVE о горизонтальных движениях звезд и данные об их движениях в перпендикулярном направлении.

Рис. 8.1. Млечный Путь. Наша Галактика глазами художника (вид сверху).

Они обнаружили, что звезды, располагающиеся ближе к центру Галактики, образуют утолщения, выступающие наружу из плоскости в обоих направлениях; более далекие от центра звезды, напротив, образуют структуру, «сплющенную» внутрь. Движения отдельных звезд в этих зонах хаотичны, некоторые из них передвигаются в разных направлениях. Но если бы мы могли видеть общую картину снаружи, наша часть галактического диска напоминала бы флаг, колышущийся на ветру.

Возможно, волна – это напоминание о давнишнем столкновении нашей Галактики с другой галактикой. Или же она может быть следствием того, что вокруг Млечного Пути вращаются Магеллановы Облака– спутники нашей Галактики – и смещают его диск. Рассматривают и более экзотическую возможность, а именно – что возмущения вызваны большими массивами пресловутой темной материи (см. главу 9).

Возможно, используя данные космического телескопа «Гайя» Европейского космического агентства, вскоре мы узнаем, совершает ли Млечный Путь как целое колебательные движения. С помощью телескопа «Гайя» составят трехмерную карту нашей Галактики, и сейчас работы находятся в самом разгаре.

Как образовался Млечный Путь? Это вопрос, на который очень трудно ответить. Самым старым звездам Галактики примерно 13 миллиардов лет, если предположить, что они сформировались менее чем через миллиард лет после Большого взрыва, происшедшего 13,8 миллиарда лет назад и положившего начало Вселенной. Из Большого взрыва появился горячий, сверхплотный огненный шар, который постепенно расширялся и охлаждался. Но этот огненный шар не был полностью однородным. Из него проклюнулись мириады плотных сгустков, которые засеяли космос массивными галактиками, предстающими сегодня перед нашим взором.

Однако в деталях астрономы до конца не уверены. Образовались ли сначала звезды или небольшие звездные скопления, а затем под действием гравитации – галактики? Или же газ и пыль в молодой Вселенной сначала сформировали огромные структуры, из которых позже возникли отдельные звезды?

Если бы в природе существовали агенты по продаже галактической недвижимости, они были бы заинтересованы в продаже Солнечной системы: собственность в тихом районе, с прекрасным видом, с большим запасом химического сырья – и никаких проблем от шумных звездных соседей.

Солнце расположилось в пригородной зоне, примерно в 26 000 световых лет от центра Галактики. Немного меньше остается до внешней границы Галактики. Вполне возможно, мы не случайно разместились в дачной зоне Млечного Пути. Некоторые ученые утверждают, что для того, чтобы жизнь развивалась на планете, ей, вероятно, нужно много элементов тяжелее водорода и гелия – чтобы создавать молекулы с различными биологическими функциями – а эти тяжелые элементы наиболее распространены ближе к центру Галактики. Поэтому планетные системы, на которых в принципе может сформироваться жизнь, не должны находиться от ядра Галактики слишком далеко. С другой стороны, для развития цивилизации может потребоваться несколько миллиардов спокойных лет, а центр Галактики таких комфортных условий из-за частых вспышек сверхновых звезд предоставить не может.

Ни одна галактика не развивается в полной изоляции. На самом деле галактики постоянно находятся в движении, и гравитационное притяжение между ними часто сталкивает их на встречных курсах. Звезды и звездные системы в галактике обычно находятся на расстояниях нескольких световых лет друг от друга. Поэтому, когда галактики сходятся, их звезды проходят друг от друга на приличном расстоянии. Однако межзвездные облака внутри галактик сталкиваются, а затем коллапсируют под действием гравитации, вызывая образование новых звезд.

Столкновение галактик – далеко не редкое явление. Как минимум одно такое событие происходит сейчас на наших глазах. Млечный Путь поглощает карликовую эллиптическую галактикув созвездии Стрельца. Эта галактика расположилась на противоположной от нас стороне галактического диска. Она содержит около 30 миллионов звезд, в основном старых и желтоватых, и проходит сквозь диск нашей Галактики со скоростью около 250 км/с.

В далеком прошлом, вероятно, имели место гораздо более крупные слияния. Наша Галактика устроена следующим образом: на тонкий диск Млечного Пути, состоящий из звезд всех возрастов, наложен более толстый диск, содержащий только старые звезды. Вероятное объяснение состоит в том, что Млечный Путь поглотил другую галактику размером примерно в десятую часть своего размера или несколько меньших галактик, и произошло это, по крайней мере, 10 миллиардов лет назад. Гравитационное поле, возникшее при взаимодействии галактик, раскидало звезды, которые уже образовались в Млечном Пути, в разные стороны. Таким образом возникла более толстая часть диска.

Через какие-то 3 миллиарда лет наши потомки могут стать свидетелями еще более грандиозного столкновения. Среди десятков галактик, которые образуют нашу Местную группу галактик, только туманность Андромеды соответствует Млечному Пути по размеру. Она находится от нашей Галактики на расстоянии 2,2 миллиона световых лет, но каждую минуту разрыв сокращается примерно на 8000 км. Примерно через 3 миллиарда лет эти гигантские галактики ожидает столкновение, которое изменит их обеих до неузнаваемости.

Ученые построили вероятную модель этого события. Примерно за миллиард лет галактики могут пройти друг через друга туда и обратно два или три раза. При этом галактики вытянут друг из друга длинные тонкие струи, состоящие из звезд, прежде чем образовать одну, довольно бесформенную эллиптическую галактику. К этому времени выросшее до размеров красного гиганта Солнце спалит все живое на Земле. Может быть, люди – или другие представители разумной жизни, которые придут нам на смену, – будут наслаждаться захватывающим видом туманности Андромеды, приближающейся к Млечному Пути и заполняющей небо.