Мы не хотим вас пугать, но наш собственный Млечный путь находится на пути столкновения с Андромедой, ближайшей к нам спиральной галактикой. В какой-то момент в течение следующих нескольких миллиардов лет наша галактика и Андромеда, которые также являются двумя крупнейшими галактиками в Местной группе, собираются вместе, что приведет к катастрофическим последствиям.
Звезды будут выброшены из галактики, другие будут уничтожены, когда они ворвутся в сливающиеся сверхмассивные черные дыры. И тонкая спиральная структура обеих галактик будет разрушена, когда они станут единой гигантской эллиптической галактикой. Но, как бы это ни звучало катастрофически, этот процесс на самом деле является естественной частью галактической эволюции.
Астрономы уже давно знают об этом надвигающемся столкновении. Это основано на направлении и скорости нашей галактики и Андромеды. Но что еще более важно, когда астрономы смотрят во Вселенную, они видят, что столкновения галактик происходят регулярно.
Гравитационные столкновения:
Галактики удерживаются вместе взаимной гравитацией и орбитой вокруг общего центра. Взаимодействия между галактиками довольно распространены, особенно между гигантскими и спутниковыми галактиками. Это часто является результатом того, что галактики дрейфуют слишком близко друг к другу, так что гравитация спутниковой галактики притянет одно из первичных спиральных рукавов гигантской галактики.
В других случаях путь спутника галактики может привести к его пересечению с гигантской галактикой. Столкновения могут привести к слияниям, если предположить, что ни одна галактика не обладает достаточным импульсом, чтобы продолжать движение после того, как столкновение произошло. Если одна из сталкивающихся галактик будет намного больше другой, она останется в значительной степени неповрежденной и сохранит свою форму, в то время как меньшая галактика будет разделена и станет частью большей галактики.
Такие столкновения относительно распространены, и считается, что Андромеда столкнулась, по крайней мере, с еще одной галактикой в прошлом. Несколько карликовых галактик (например, Сфероидальная галактика Стрельца) в настоящее время сталкиваются с Млечным путем и сливаются с ним.
Тем не менее, слово столкновение является немного неправильным, так как чрезвычайно незначительное распределение вещества в галактиках означает, что реальные столкновения между звездами или планетами крайне маловероятны.
Столкновение Андромеды и Млечного Пути:
В 1929 году Эдвин Хаббл открыл данные наблюдений, которые показали, что далекие галактики удаляются от Млечного Пути. Это привело его к созданию закона Хаббла, который гласит, что расстояние и скорость галактики можно определить путем измерения ее красного смещения - то есть явления, когда свет объекта смещается к красному концу спектра, когда он удаляется.
Тем не менее, спектрографические измерения, проведенные на свете, исходящем от Андромеды, показали, что ее свет был смещен в сторону синего конца спектра (он же синее смещение). Это указывало на то, что в отличие от большинства галактик, которые наблюдались с начала 20-го века, Андромеда движется к нам.
В 2012 году исследователи определили, что столкновение между Млечным путем и Галактикой Андромеды наверняка произойдет, основываясь на данных Хаббла, которые отслеживали движения Андромеды с 2002 по 2010 год. На основе измерений синего смещения, по оценкам, Андромеда приближается наша галактика со скоростью около 110 км / с (68 миль / с).
При таких темпах он, вероятно, столкнется с Млечным путем примерно через 4 миллиарда лет. Эти исследования также показывают, что M33, Галактика Триангуля - третья по величине и ярчайшая галактика Местной группы - также примет участие в этом событии. По всей вероятности, он окажется на орбите вокруг Млечного Пути и Андромеды, а затем столкнется с остатком слияния позднее.
Последствия:
При столкновении галактик большие галактики полностью поглощают меньшие галактики, разрывая их на части и объединяя их звезды. Но когда галактики похожи по размеру - как Млечный Путь и Андромеда - близкое столкновение разрушает спиральную структуру полностью. Две группы звезд в конечном итоге становятся гигантской эллиптической галактикой без заметной спиральной структуры.
Такие взаимодействия могут также вызвать небольшое количество звездообразования. Когда галактики сталкиваются, это приводит к тому, что огромные облака водорода собираются и сжимаются, что может вызвать серию гравитационных коллапсов. Столкновение галактики также приводит к преждевременному старению галактики, так как большая часть ее газа превращается в звезды.
После этого периода безудержного звездообразования у галактик заканчивается топливо. Самые молодые горячие звезды детонируют как сверхновые, и все, что осталось, это старые, более холодные красные звезды с гораздо более долгим сроком жизни. Вот почему гигантские эллиптические галактики, являющиеся результатом столкновений галактик, имеют так много старых красных звезд и очень мало активных звездообразований.
Несмотря на то, что Галактика Андромеды содержит около 1 триллиона звезд, а Млечный путь содержит около 300 миллиардов, вероятность столкновения даже двух звезд незначительна из-за огромных расстояний между ними. Однако обе галактики содержат центральные сверхмассивные черные дыры, которые будут сходиться вблизи центра вновь образованной галактики.
Это слияние с черной дырой приведет к передаче орбитальной энергии звездам, которые будут перемещаться на более высокие орбиты в течение миллионов лет. Когда две черные дыры находятся в световом году друг от друга, они будут излучать гравитационные волны, которые будут излучать дальнейшую орбитальную энергию, пока они полностью не сольются.
Газ, поглощенный объединенной черной дырой, может создать светящийся квазар или активное ядро, чтобы сформироваться в центре галактики. И, наконец, последствия слияния черных дыр также могут выбить звезды из большей галактики, что приведет к появлению гиперскоростных звезд-изгоев, которые могут даже нести с собой свои планеты.
Сегодня понятно, что галактические столкновения - это общая черта нашей Вселенной. Астрономия теперь часто имитирует их на компьютерах, которые реально имитируют физику, включая гравитационные силы, явления рассеяния газа, образование звезд и обратную связь.
И обязательно посмотрите это видео о надвигающемся галактическом столкновении, любезно предоставленное НАСА:
Мы написали много статей о галактиках для журнала Space. Вот что такое галактический каннибализм? Галактические столкновения могут погасить звездообразование, новый выпуск Хаббла: драматическое столкновение галактик, виртуальный галактический удар! Это неизбежно: Млечный путь, галактика Андромеды, направляющаяся к столкновению, космическое столкновение: наш лучший взгляд на слияние двух далеких галактик, и определение частоты столкновений галактик.
Если вам нужна дополнительная информация о галактиках, ознакомьтесь с новостными выпусками Хабблсайт о галактиках и посетите научную страницу НАСА по галактикам.
Мы также записали эпизод Астрономического ролика о галактиках - Эпизод 97: Галактики.
Источники:
- Хабблсайт - Изображения
- НАСА - Млечный Путь Андромеда
- Википедия - столкновение Андромеды и Млечного Пути
- SDSS - столкновения галактик
