Гибель галактик

Всё в этом мире рано или поздно приходит в упадок и умирает. Этот простой, но неприятный факт относится как к людям, так и к крупнейшим объектам реальности.

kartinkijane.ru-88682.jpg


Океан галактик.

В начале XX века было открыто, что наша вселенная, до этого представляемая в виде звёздного моря Млечного Пути, на деле является лишь одним из многих подобных миров. Такие большие скопления звёзд, пыли и туманностей получили название «галактики», что переводится с древнегреческого как «молочные кольца». Первыми были открыты спиралевидные галактики, вроде нашей соседки, Туманности Андромеды, а позже к ним примкнули многие другие.

Чем дальше астрономы заглядывали в космос, тем больше галактик они видели: спиралевидных, линзовидных, а то и вовсе лишённых формы. Раскрытие всего цикла развития звёзд, от звёздной туманности до белого карлика, нейтронной звезды или чёрной дыры позволило ещё глубже понять природу этих звёздных островов, их зарождения и функционирования. Ныне мы знаем, что разные виды галактик различаются по наполнению и своей истории. Например, эллиптические галактики состоят в основном из тусклых звёзд-долгожителей, лишённые каких-либо ярких и молодых звёзд. Этим они отличаются от спиралевидных галактик, где наличие ярких голубых звёзд и тёмных туманностей создаёт знакомые очертания рукавов. Изучение сверхмассивных чёрных дыр пролило свет на природу необычно ярких радиогалактик, а нахождение одной из них в центре Млечного Пути помогло понять их устройство.

s12837950.jpg


Вопрос гаснущих звёзд.

Тем не менее, далеко не все проблемы были решены до сегодняшнего дня. Одной из наиболее очевидных является смерть галактик. Процесс медленного угасания галактик известен уже довольно давно: на каждый яркий спиралевидный диск приходится несколько потухших и потерявших свою форму. Существует множество вариантов того, как может окончиться жизнь скопления величиной в миллиарды звёзд.

Очень часто подобное связывается с тем, что в ходе первых нескольких поколений крайне ярких сверхмассивных, но быстро выгорающих звёзд галактики начинают терять энергию, а главное — необходимый для появления звёзд холодный газ. В результате спустя «короткое время» (всего лишь миллиарды лет) в таких галактиках просто перестают появляться новые звёзды. На их место приходят оранжевые, белые и красные карлики — звёзды, которые хоть и живут триллионы лет, но дают ничтожно малое количество света.

Однако во вселенной много исключений, говорящих о том, что жизнь галактики может пойти по совершенно разным путям. Некоторые галактики, такие как наша, существуют и по сей день, в то время как другие, казалось, погибли без всякой причины. С момента пика активности галактик, который был около 10-ти млрд. лет назад, количество потухших галактик увеличилось в 25 раз и далеко не все из них ушли из жизни классическим способом.

Кладбища галактик.

Среди подобных исключений встречаются настоящие «космические кладбища», изолированные в глубинах пустынных пространств межгалактических войдов. Их тусклый свет различим только с помощью новейшей аппаратуры. Впервые внимание на эти галактики было обращено в рамках проекта с сложной аббревиатурой SDSS-IV MaNGA. Целью этого обширного и амбициозного исследования было составление карты неба с учетом неизвестных и новых галактик.

Именно благодаря этому проекту и были замечены странности некоторых из найденных погибших галактик. Вопреки ожиданиям они вели достаточно активную внутреннюю жизнь, несмотря на то, что звездообразование в них давно уже прекратилось. Внутри этих «живых мертвецов» от мира галактик бушевал настоящий шторм постоянно сменяющих друг друга газовых потоков, хотя никаких звёзд в итоге не возникало.


115908_web.jpg


Красные гейзеры.

Результатом последовавших за обнаружением аномалии исследований стало открытие учёными Токийского и Оксфордского университетов нового типа галактик, которому дали достаточно оригинальное, но в тоже время отлично отражающее суть название: «красные гейзеры». Эти мёртвые, но при этом достаточно активные галактики в основном состоят из старых тусклых звёзд и обширного количества газа, который, однако, не используется для создания новых звёзд. Своё название новый тип галактик получил благодаря полному отсутствию голубых ярких звёзд, встречаемых в других галактиках. Из-за этого основным исходящим от них светом является красный.

Однако красные гейзеры не всегда были живым напоминанием о неизбежности смерти. В далёком прошлом это были активные галактики, по типу тех, что сейчас именуют радиогалактиками и квазарами. Будучи ещё молодыми и активными, образовавшиеся в их ядрах сверхмассивные чёрные дыры испускали потоки горячего вещества на миллионы световых лет от себя, а их свет был одним из наиболее ярких во вселенной.

Со временем, однако квазары растеряли всю энергию и процесс звездообразования постепенно замедлился, а затем и вовсе остановился. Красные гейзеры были теми галактиками, которым не повезло с самим источником их былого могущества — сверхмассивной чёрной дырой. В их случае низкоэнергетическая чёрная дыра нагревает космос вокруг себя, однако не так сильно, как это было в годы её молодости. Посредством этого нагревания она разгоняет космический ветер — потоки блуждающих радиоактивных частиц — которые в итоге вступают во взаимодействие с межзвёздным газом. От этого взаимодействия газ нагревается и ускоряется.

Это и является причиной превращения галактик в красные гейзеры. Основным условием появления звёзд является наличие холодного газа, в основном водорода. Он начинает сгущаться, сначала в плотные газопылевые туманности, а затем и в протозвёзды, где естественным образом начинаются внутренние ядерные реакции. В результате и появляется звезда. В случае с красными гейзерами космический ветер просто не даёт ионизированному газу остыть, а соответственно и конденсироваться в новые звёзды.

Согласно исследованиям, красных гейзеров во вселенной очень много — каждая десятая мёртвая галактика является красным гейзером.

Удушение галактик.

Частой причиной смерти галактик становится также явление, называемое «удушением». Согласно его концепции, холодный газ в определённый момент перестаёт формироваться, и галактика медленно лишается его. Эта теория  была выдвинута на основе сравнения ряда «живых» и «мёртвых» галактик, в результате которых выяснилось, что содержание металлов в последних гораздо выше, чем в первых. Это означает, что в какой-то момент времени новый газ перестал формироваться, однако сам процесс звёздообразования шёл ещё какое-то время, до тех пор, пока газ не закончился. Точный механизм исчезновения холодного газа пока ещё не ясен, и на данный момент идут активные поиски «убийцы» галактик.


NGC4676.jpg


Столкновение гигантов.

Третьим источником гибели галактики может стать другая галактика. Эта более очевидная, но очень красивая кончина заключается в столкновении двух галактик, в ходе которого более крупная поглощает более мелкую. История формирования галактик на деле и является бесконечной чередой столкновений, после которых оставались лишь сильнейшие. Этот процесс можно увидеть и сейчас, смотря на парные группы галактик, такие как Галактики Усы или Мыши. Миллионы лет эти галактики кружат в своеобразном танце смерти, постепенно сливаясь воедино. Эта судьба через 3 млрд. лет постигнет и нашу галактику, когда она столкнётся с гигантом Местного Скопления — Туманностью Андромеды.

Напоминание о неизбежном.

Наконец, ни в коем случае не стоит забывать о пагубном, но неизбежном влиянии энтропии на нашу вселенную. Возможно она придёт с ускорением процесса расширения вселенной — когда гравитация больше не сможет сопротивляться ему, и галактики вместе со звёздами и планетами разлетятся на атомы. Или, что более вероятно, звёздное топливо во вселенной просто истощится, старые звёзды потухнут, а новые перестанут рождаться. Вместе с ними исчезнут и галактики. Впрочем, так называемая Эпоха Выгорания Звёзд, описанная выше, наступит не раньше, чем через 1012 лет, а последние галактики вместе с белыми карликами исчезнут и того позже — через 1024 лет после возникновения вселенной. Так что у нас ещё есть время на размышление.

Смерть принимает множество обличий. И всё же, стоит отдать ей должное, к выбору судьбы галактик она подошла не без воображения.


Егор Мельников

Читать еще