Что будет если столкнутся две галактики
Могут ли столкнуться Галактики?
После появления Космического телескопа имени Хаббла, выведенного на орбиту в 1990 году, стало возможным воочию наблюдать за столкновениями далеких галактик. Подобные катаклизмы случаются с любыми из них, стоит лишь им неосторожно сблизиться. В одних случаях галактики лишь задевают друг друга вскользь, в других следуют лобовые удары, решительно меняющие облик обоих объектов. Во время этих катастроф выделяются громадные количества энергии; перемещаются массы, которые трудно себе даже вообразить.
Почему галактики сталкиваются?
В таком случае возникает закономерный вопрос: как могут галактики сталкиваться, если по принципам расширения Вселенной расстояние между ними постоянно увеличивается? Дело в том, что галактики существуют в пространстве не по отдельности. Вселенная представляет собой некую иерархию. Расположенные поблизости галактики превращаются в скопления, а те, в свою очередь, образуют сверхскопления галактик.
Расширение Вселенной происходит везде одинаково, равномерно и действует оно крупномасштабно. В пределах одного скопления галактики связаны между собой гравитационным притяжением. Кроме того, они находятся сравнительно близко друг к другу – на расстоянии около пары сотен тысяч световых лет. Поэтому такие объекты могут сближаться или отдаляться, независимо от всеобщего расширения Вселенной. Из-за этого возникают столкновения галактик.
Что же происходит, когда сталкиваются две гигантские галактики, насчитывающие сотни миллиардов звезд?
В их гуще начинаются термоядерные реакции. Образуются новые звезды. Они станут исчисляться тысячами, а то и сотнями тысяч. Их раскаленные массы будут излучать яркий голубой свет.
Примером такого скопления молодых звезд являются Плеяды, наблюдаемые в созвездии Тельца.
А поскольку у галактик может быть разная форма – спиральная, эллиптическая и неправильная, то их столкновения друг с другом происходят тоже по-разному.
В результате этих взаимодействий нередко существенно меняется и внешний вид звездных скоплений. При этом таким процессам подвергается около двух процентов галактик, расположенных на относительно небольшом от Земли расстоянии.
Столкновение галактик – процесс невероятно долгий, учитывая размеры этих космических объектов. Он может занимать миллионы и даже миллиарды лет. Естественно, ученым никогда не удастся наблюдать за процессом от начала до конца. Поэтому на помощь астрономам приходит вычислительная техника. Современные компьютеры позволяют воссоздать процесс, ускоренный в тысячи и тысячи раз
Самое близкое столкновение галактик
Так, в созвездии Ворона, на расстоянии в 63 миллиона световых лет от Земли, находится самая близкая к нашей планете пара сталкивающихся звездных скоплений NGC4038 и NGC4039, более известных как «Антенные» галактики. Связано такое название с тем, что к ним примыкают длинные, состоящие из газа и звезд, лентовидные образования, напоминающие две антенны.
Детальные исследования этих двух галактик выявили в них более тысячи возникших в недавнем прошлом шаровидных звездных скоплений, в каждом из которых – до миллиона солнц. При этом эти шаровидные образования довольно молоды: их возраст – около сотни миллионов лет. Образовались же они под влиянием приливных сил, появившихся в ходе сближения двух галактик.
Впрочем, следует указать, что силы тяготения во время столкновения звездных систем существенной роли не играют. Более важными являются гравитационные взаимодействия отдельных участков галактик: две близко расположенные области притягивают друг друга значительно сильнее, чем те, которые находятся на отдаленном расстоянии одна от другой.
Изменение взаимодействующих галактик
В результате гравитации возникают приливные силы, растягивающие галактики в длину или же изгибающие их. Причем происходят подобные изменения в форме звездных островов даже тогда, когда они лишь проносятся на близком расстоянии друг от друга, не приходя в непосредственное соприкосновение.
А вот что произойдет с формой галактик при их столкновении, зависит как от геометрии удара, так и от скорости, с которой он совершается:
В процессе взаимодействия галактик меняется не только их форма, но и происходят разнообразные перемещения облаков газа и пыли. А это – огромный объем вещества: например, в спиральных системах его количество составляет до 20 процентов их видимой массы. Впоследствии, уплотняясь под воздействием приливных сил, эти облака формируют новые звезды.
Поскольку процесс появления молодых небесных тел идет очень быстро, то и светимость галактик за немногие миллионы лет многократно увеличивается.
В настоящее время 1–2 % всех галактик сталкиваются или сливаются друг с другом. В далеком прошлом эти коллизии случались гораздо чаще, потому что размеры Вселенной были меньше и галактики располагались ближе друг к другу.
Столкновение Млечного Пути и галактики Андромеды
По данным наблюдений, через миллиарды лет наша галактика Млечный Путь поглотит мелкие галактики Большое и Малое Магелланово Облако, а еще через некоторое время ее саму поглотит Андромеда.
Астрономы давно подозревали, что Млечный Путь и Туманность Андромеды (галактика М31) однажды столкнутся. Однако полной уверенности в грядущей катастрофе у них не было.
Дело в том, что скорость и направление движения М31 оставались недостаточно ясными. С удовлетворительной точностью была измерена лишь составляющая скорости, сонаправленная прямой, соединяющей наши галактики. А вот перпендикулярный ей компонент скорости был известен недостаточно хорошо. Поэтому нельзя было исключить, что Туманность Андромеды достаточно быстро движется «вбок», чтобы в конце концов разминуться с нашим галактическим домом.
Андромеда и Млечный Путь — это две крупнейший системы, которые располагаются друг от друга на расстоянии около 2,5 миллиона световых лет. Галактика Андромеда находится в одноименном созвездии. Ее можно считать большим братом Млечного Пути.
Некоторые ученые утверждают, что наша галактика и Андромеда очень похожи. И Млечный Путь, и Андромеда способны объединять другие галактики меньших размеров, но с расширением Вселенной галактики расходятся друг от друга. Но эти два гиганта движутся навстречу друг другу.
Выяснилось, что столкновение всё-таки произойдёт, хотя и на 600 миллионов лет позже, чем предполагалось ранее. Катаклизм случится через 4,5 миллиарда лет. Кроме того, наши звёздные системы столкнутся не «лоб в лоб», а по касательной.
Для сравнения: эта цифра примерно равна возрасту Земли, а человеческому виду всего несколько сотен тысяч лет.
Если вдруг произойдет столкновение галактик Млечный Путь и Андромеда, то это повлечет неминуемую гибель множества космических тел: ряд звезд будут полностью уничтожены, какие-то выбросит из галактик, некоторые поглотят черные дыры. Спиральная структура объектов будут полностью нарушена, и на их месте возникнет новая, гигантская эллиптическая галактика. Этот процесс является нормой для эволюции галактик.
Самое сильное столкновение галактик
Как показали исследования NASA, две группы галактик движутся навстречу друг другу со скоростью четыре миллиона миль в час, производя непостижимое тепло в результате катастрофического столкновения.
Используя рентгеновскую обсерваторию Chandra NASA, обсерваторию XMM-Newton ESA, гигантский радиотелескоп GMRT и оптические наблюдения, астрономы смогли взглянуть в глубины космического пространства на 380 миллионов световых лет от Земли с целью изучить космический феномен.
Выяснилось, что два отдельных скопления галактик движутся навстречу друг другу со скоростью 4 миллиона миль в час.
NASA уже сообщило, что это самое сильное столкновение, которое когда-либо наблюдалось между двумя группами галактик.
Как более крупное образование галактических скоплений, которое было названо NGC 6338, оно производит тепло свыше 20 миллионов градусов по Цельсию (температура поверхности Солнца составляет всего лишь 5 505 градусов по Цельсию).
Новые данные также показывают, что газ слева и справа от холодных ядер, а также между ними, нагревается ударными фронтами (подобно звуковым ударам, создаваемым сверхзвуковыми самолетами) из-за столкновения двух групп галактик. Такая модель нагретого до удара газа была предсказана компьютерным моделированием, но NGC 6338 может быть первым слиянием групп галактик, которое действительно продемонстрирует это. Такое нагревание предотвратит охлаждение части горячего газа с образованием новых звезд.
Видео
Столкновение галактик и последствия столкновения
Почему сталкиваются галактики
В бескрайнем космическом пространстве различные по массе и объему небесные тела периодически сталкиваются друг с другом: астероиды и метеоры падают на планеты и спутники, одни звезды поглощаются другими…
Но, оказывается, входят во взаимный контакт и галактики — гигантские небесные структуры, состоящие из многих десятков миллиардов звезд. Столкновение таких громадных космических объектов происходит, естественно, с высвобождением энергии и перемещения масс в количествах, не поддающихся даже самому богатому воображению.
Столкновение галактик: фото космического телескопа «Хаббл»
Конечно же, столкновение галактик вовсе не подразумевает, что происходят массовые соударения отдельных звезд. И в принципе, ничего странного в этом нет, так как звезды находятся на громадном удалении друг от друга: по крайней мере эти расстояния в сотни миллионов раз превышают собственные диаметры светил.
А вот галактики, в отличие от звезд, размещены относительно недалеко друг от друга: промежутки между этими звездными скоплениями превосходят их размеры всего лишь в десятки и сотни раз.
Соответственно и столкновения галактик происходят значительно чаще, чем звезд. А поскольку у галактик может быть разная форма — спиральная, эллиптическая и неправильная, то их столкновения друг с другом происходят тоже по-разному. Они могут или пролетать на близком расстоянии одна от другой, или цепляться друг за друга, или даже фронтально соударяться.
Что происходит при столкновении галактик
В результате этих взаимодействий нередко существенно меняется и внешний вид звездных скоплений. При этом таким процессам подвергается около двух процентов галактик, расположенных на относительно небольшом от Земли расстоянии.
Так, в созвездии Ворона, на расстоянии в 63 миллиона световых лет от Земли, находится самая близкая к нашей планете пара сталкивающихся звездных скоплений NGC4038 и NGC4039, более известных как «Антенные» галактики. Связано такое название с тем, что к ним примыкают длинные, состоящие из газа и звезд, лентовидные образования, напоминающие две антенны.
Детальные исследования этих двух галактик выявили в них более тысячи возникших в недавнем прошлом шаровидных звездных скоплений, в каждом из которых — до миллиона солнц. При этом эти шаровидные образования довольно молоды: их возраст — около сотни миллионов лет. Образовались же они под влиянием приливных сил, появившихся в ходе сближения двух галактик.
Впрочем, следует указать, что силы тяготения во время столкновения звездных систем существенной роли не играют. Более важными являются гравитационные взаимодействия отдельных участков галактик: две близко расположенные области притягивают друг друга значительно сильнее, чем те, которые находятся на отдаленном расстоянии одна от другой.
В результате гравитации возникают приливные силы, растягивающие галактики в длину или же изгибающие их. Причем происходят подобные изменения в форме звездных островов даже тогда, когда они лишь проносятся на близком расстоянии друг от друга, не приходя в непосредственное соприкосновение.
А вот что произойдет с формой галактик при их столкновении, зависит как от геометрии удара, так и от скорости, с которой он совершается.
Фото столкновения «антенных» галактик NGC4038 и NGC4039
Последствия столкновения галактик
В процессе взаимодействия галактик меняется не только их форма, но и происходят разнообразные перемещения облаков газа и пыли. А это — огромный объем вещества: например, в спиральных системах его количество составляет до 20 процентов их видимой массы. Впоследствии, уплотняясь под воздействием приливных сил, эта облака формируют новые звезды. А поскольку процесс появления молодых небесных тел идет очень быстро, то и светимость галактик за немногие миллионы лет многократно увеличивается.
Таким образом, можно уверенно говорить, что космические столкновения не уничтожают обитателей неба, а, наоборот, способствуют появлению молодых звезд и галактик. То есть по сути, омолаживают космос.
С помощью современных средств наблюдения в «Антенных» галактиках ученые даже смогли увидеть детали появления звездных скоплений.
«Число шаровидных звездных скоплений, увиденных нами, было поразительным, — резюмировал полученные результаты американский астроном Брад Уитморе. — До сих пор мы думали, что шаровые скопления как в нашей, так и в других галактиках, состоят из старых звезд. Оказывается, не всегда так. Понимание такого факта должно изменить нашу точку зрения на поздние фазы развития звезд, а также повлиять на определение времени различных небесных событий».
Основываясь на полученных данных, ученые могут делать важный для астрономии вывод, что столкновения галактик — один из значимых факторов в жизни космоса. При этом в прошлом взаимодействующих галактик было гораздо больше, чем в настоящее время. И связано это, вероятнее всего, с тем, что раньше сама Вселенная была гораздо меньше, а значит, звезды находились на более близких расстояниях одна от другой. Следовательно, они и ударялись или соприкасались намного чаще.
Кстати, изучая результаты взаимодействия звездных систем, ученые установили, что удаленные от нас на миллиарды световых лет галактические скопления составлены преимущественно из спиральных галактик, которые, вероятно, являются самыми древними во Вселенной. А вот скопления, расположенные на меньшем от нас удалении, представлены в основном эллиптическими галактиками. Причем некоторые из них являются космическими гигантами. А стали они таковыми скорее всего потому, что в ходе своего развития за миллиарды лет «проглотили» дюжины других галактик.
Галактика туманность Андромеды сейчас приближается к нам на скорости 300 км в секунду. Пока не так уж и быстро, по космическим меркам
Но не только о прошлом могут рассказать следы, оставленные на «теле» галактик во время былых соударений. Так, «Антенные» галактики могут помочь заглянуть в далекое будущее: например, «показать», что может случиться в отдаленной перспективе с Млечным Путем.
Сейчас навстречу друг другу несутся два громадных звездных острова: наша звездная система и туманность Андромеды. В настоящее время их разделяет, казалось бы, невероятно большое расстояние в 2,9 миллиона световых лет. Но и скорость их сближения тоже огромна — 300 километров в секунду.
В конце концов через три миллиарда лет эти две системы, вероятнее всего, окажутся рядом друг с другом. А вот о том, что произойдет в результате этого сближения, можно только гадать. Возможно, последует сильнейшее столкновение, а возможно, галактики пролетят рядом друг с другом.
Но даже если галактики не столкнутся, а всего лишь разминутся на близком расстоянии, взаимное притяжение заставит их изменить свои траектории. Есть также вероятность, что затем они сольются и дадут жизнь новой эллиптической системе.
А произойдет это тогда, когда наше Солнце превратится в умирающую звезду. Но в это время на небосводе над мертвой Землей будут уже гореть яркие огни светил во вновь рожденных звездных шаровых скоплениях.
Коллапс Млечного Пути неизбежен. Что будет, когда наша галактика сольется с другой?
Млечный Путь и Туманность Андромеды через 4,3 млрд лет сольются в одну галактику. Рассказываем, что что при этом произойдет с Солнечной системой и сверхмассивными черными дырами.
Читайте «Хайтек» в
Млечный путь и Галактика Андромеды
Слияние галактик — ключевой механизм их эволюции. Астрономы регулярно наблюдают его в доступной нам части Вселенной. Яркий пример — галактики Антенны в созвездии Ворона. Их обнаружил Уильям Гершель в 1785 году. Внутри нового объекта идет активное образование звезд из-за того, что межзвездный газ пришел в движение.
Млечный Путь и Туманность Андромеды — крупнейшие объекты Местной группы, куда входят полсотни галактик поменьше. Их разделяют 2,5 млн световых лет. Несмотря на такое большое расстояние, обе галактики гравитационно связаны друг с другом.
Млечный Путь — галактика, в которой находятся Земля, Солнечная система и все отдельные звезды, видимые невооруженным глазом. Относится к спиральным галактикам с перемычкой.
Млечный Путь вместе с галактикой Андромеды (М31), галактикой Треугольника (М33) и более чем 40 карликовыми галактиками-спутниками — своими и Андромеды — образуют Местную группу галактик, которая входит в Местное сверхскопление (Сверхскопление Девы).
Галактика относится к классу спиральных галактик, это означает, что у галактики есть спиральные рукава, расположенные в плоскости диска. Диск погружен в гало сферической формы, а вокруг него располагается сферическая корона.
Солнечная система находится на расстоянии 8,5 тыс. парсек от галактического центра, вблизи плоскости Галактики (смещение к Северному полюсу Галактики составляет всего 10 парсек), на внутреннем крае рукава, носящего название рукав Ориона.
Такое расположение не дает возможности наблюдать форму рукавов визуально. Новые данные по наблюдениям молекулярного газа (СО) говорят о том, что у нашей Галактики есть два рукава, начинающиеся у бара во внутренней части Галактики.
Кроме того, во внутренней части есть еще пара рукавов. Затем эти рукава переходят в четырехрукавную структуру, наблюдающуюся в линии нейтрального водорода во внешних частях Галактики.
Галактика Андромеды — спиральная галактика, наблюдаемая в созвездии Андромеды. Эта галактика приблизительно вдвое больше нашей галактики в диаметре, содержит в несколько раз больше звезд и удалена от нее на расстояние порядка 800 килопарсек.
Это делает ее ближайшей из крупных галактик, а также крупнейшей галактикой Местной группы, тем не менее, ее масса меньше, чем у Млечного Пути.
Звёздное население этой галактики в среднем более старое, чем в нашей галактике, и более металличное. Галактика имеет множество спутников, влияющих на ее структуру, в ее истории было множество столкновений с другими галактиками. В будущем Млечный Путь столкнется и объединится с Галактикой Андромеды.
Самое раннее сохранившееся упоминание галактики относится к 964 году нашей эры, а на сегодняшний день это одна из самых изученных галактик.
Модель столкновения галактик
Как и при всех таких столкновениях, маловероятно, что объекты вроде звезд, содержащихся в каждой галактике, действительно столкнутся друг с другом из-за малой концентрации вещества в галактиках и крайней удаленности объектов друг от друга.
К примеру, ближайшая к Солнцу звезда, Проксима Центавра, находится на расстоянии примерно в 4,22 светового года от Земли, что в 277 тыс. раз больше расстояния от Земли до Солнца.
Для сравнения: если бы Солнце было размером с монету диаметром в 2,5 сантиметра, то ближайшая монета/звезда находилась бы на расстоянии 718 км.
Исходя из расчетов, звезды и газ галактики Андромеда будут видны невооруженным глазом примерно через 3 млрд лет. В результате столкновения галактики в течение примерно 1-2 млрд лет сольются в одну гигантскую галактику. Для новообразованной галактики предлагались различные названия, к примеру, Млекомеда.
Вероятность столкновения
В данный момент точно не известно, произойдет столкновение или нет. Радиальная скорость галактики Андромеды относительно Млечного Пути может быть измерена с помощью изучения доплеровского смещения спектральных линий от звезд галактики, но поперечная скорость (или «собственное движение») не может быть прямо измерена.
Таким образом известно, что галактика Андромеды приближается к Млечному Пути со скоростью около 120 км/с, но произойдёт ли столкновение или галактики просто разойдутся, выяснить пока нельзя.
На данный момент, наиболее точные косвенные измерения поперечной скорости показывают, что она не превышает 100 км/с. Это предполагает, что, по крайней мере, гало темной материи двух галактик столкнутся, даже если не произойдёт столкновения самих дисков.
Запущенный Европейским космическим агентством в 2013 году космический телескоп Gaia уточнил местоположения звезд галактики Андромеды для уточнения поперечной скорости.
Фрэнк Саммерс из Научного института космического телескопа создал компьютерную визуализацию предстоящего события, основанную на исследовании профессора Криса Мигоса из Case Western Reserve University и Ларса Хернквиста из Гарвардского университета.
Согласно опубликованным в сентябре 2014 года данным, по одной из моделей, через 4 млрд лет Млечный Путь «поглотит» Большое и Малое Магеллановы Облака, а через 5 млрд лет сольется с Туманностью Андромеды. По другим расчетам, галактики столкнутся по касательной через 4,7 млрд лет.
Такие столкновения — относительно обыкновенное явление: туманность Андромеды, к примеру, столкнулась в прошлом, по крайней мере, с одной карликовой галактикой, как и наша галактика.
Возможные последствия столкновения для Солнечной системы
Проявления этого столкновения будут происходить крайне медленно и могут быть вообще не замечены с Земли невооруженным глазом. Вероятность какого-либо непосредственного воздействия на Солнце и планеты мала.
Но, с другой стороны, не исключено, что во время столкновения Солнечная система силами гравитации будет целиком выброшена из новой галактики и станет странствующим межгалактическим объектом.
Это не вызовет негативных последствий для нашей системы, если не считать постепенного исчезновения красивого звездного неба. От межгалактической радиации, возможно, сможет защитить нас магнитосфера Солнца.
Вероятность вылета из диска Млечного Пути во время первого этапа столкновения сегодня оценивается в 12%, а вероятность захвата Андромедой в 3%.
К тому времени гораздо большее значение для жизни на Земле будет иметь эволюция Солнца и последующее превращение его в красного гиганта через 5-6 млрд лет.
Новые исследования предполагаемого слияния
Недавно ученые из Италии провели новое моделирование слияния Млечного Пути и Туманности Андромеды, уточнив их параметры. Как отмечают авторы, результат очень сильно зависит от массы невидимой части галактик — гало.
Считается, что оно состоит из темной материи, недоступной для наших приборов. Размеры гало неизвестны, из-за чего сложно определить массу галактик. Разброс значений — 21-73 размера галактического диска.
Неизвестно даже, где точно кончаются Млечный Путь и Андромеда, пересекаются ли их гало. На итог также влияют скорости собственного движения галактик и плотность межгалактической среды, в которой они летят.
По прогнозам авторов галактики сблизятся через 4,3 млрд лет и еще спустя 10 млрд лет начнут сливаться. Это дольше, чем по предыдущим расчетам.
К тому времени Солнце уже превратится в красный гигант, испепелит ближайшие планеты и погаснет. Землянам придется спасаться на окраинных планетах-гигантах, но гибель своей Галактики они смогут наблюдать.
Что касается сверхмассивных черных дыр, то сперва они будут кружиться по спирали во внутренней части Милкомеды, и только через 16,6 млрд лет сольются.
Из-за гигантской массы объектов произойдет мощный выброс гравитационного излучения. Волны от этого события смогут зафиксировать мощные интерферометры типа наземного будущего SKA или космического LISA.