На этом впечатляющем снимке космического телескопа «Хаббл» запечатлён момент рождения новых звёзд в эллиптической галактике NGC 4150, которая находится на огромном расстоянии от нас — примерно 44 миллиона световых лет. Это событие показывает, что даже в древних галактиках процессы звездообразования не прекращаются.
В школьных кабинетах астрономии часто можно увидеть плакаты с изображением нашей родной галактики — Млечного Пути. Однако мало кто задумывается, что на этих иллюстрациях ключевой элемент галактики показан непропорционально крупным. Если представить Млечный Путь в виде жареного яйца, то его структура состоит из центральной выпуклости (желтка) и окружающего её тонкого диска (белка). И этот диск невероятно тонок: при диаметре около 100 000 световых лет его толщина составляет лишь 0,6 светового года. Для наглядности: пропорционально диск нашей галактики тоньше стандартного листа бумаги для принтера примерно в 30 раз.
Во Вселенной, которую мы можем наблюдать, существует порядка 200 миллиардов галактик. В научно-фантастических фильмах их часто изображают похожими на Млечный Путь, но это проявление человеческой предвзятости. Хотя многие галактики действительно имеют спиральную форму, как наша, существует огромное разнообразие других типов — эллиптические, неправильные и другие.
Как формируются галактики разных типов?
Все галактики объединяет одно: это гравитационно-связанные системы, состоящие из звёзд, планет, газа, пыли и тёмной материи. Однако история каждой галактики уникальна и находит отражение в её форме. Астрономы классифицируют галактики по внешнему виду, и Млечный Путь относится к спиральным галактикам — он имеет форму сплюснутого диска с центральной выпуклостью и спиральными рукавами.
Эта структура — результат действия гравитации, вращения и времени. По словам астрофизика Раджи Гухатакурты, профессора Калифорнийского университета, физика формирования галактик до конца не изучена, но общепринятая теория гласит, что спиральные галактики рождаются из вращающихся облаков газа и пыли. Скорость вращения играет ключевую роль: массивные и быстро вращающиеся облака с большей вероятностью превращаются в спиральные галактики.
Гравитация стремится сжать вращающееся облако в плоский диск. По мере сжатия и потери энергии из-за трения, согласно закону сохранения углового момента, скорость вращения увеличивается. Этот эффект можно наблюдать на примере фигуристов: когда они прижимают руки к телу, их вращение ускоряется. Так и бесформенное облако, вращаясь, расплющивается в диск, формируя спиральную галактику.
Спиральные рукава также образуются под влиянием вращения. Как объясняет Гухатакурта, их форма напрямую связана с частотой вращения галактики. Быстро вращающиеся системы имеют короткие, плотные рукава, а медленные — длинные и плавно закрученные. Для понимания этого процесса можно провести простой эксперимент: если размешать ложкой кофе с добавленными сливками, при быстром вращении образуются мелкие и плотные спиральные узоры, а при медленном — более широкие и плавные.
На снимке «Хаббла» от 24 апреля 1990 года видны две спиральные галактики, похожие на Млечный Путь, — NGC 4302 и NGC 4298. Они выглядят по-разному из-за того, что обращены к нам под разными углами, что подчёркивает важность перспективы в астрономических наблюдениях.
Загадка галактических выпуклостей
Центральная выпуклость (балдж) спиральных галактик состоит из старых звёзд, которые движутся вокруг центра хаотично, подобно рою пчёл. Происхождение этих выпуклостей до сих пор остаётся предметом споров среди учёных: одни считают, что они формируются раньше диска, другие — что позже.
Если представить галактику, состоящую только из выпуклости, без диска, то она будет иметь форму сферы или эллипсоида, напоминающего мяч для американского футбола. Это эллиптическая галактика, где звёзды движутся в различных направлениях вокруг центра. По мнению Гухатакурты, такие галактики часто образуются в результате слияния двух спиральных галактик сравнимой массы.
Интересно, что наш Млечный Путь ожидает подобная участь: через 3–4 миллиарда лет он столкнётся с галактикой Андромеды, и в результате слияния обе спиральные галактики преобразуются в одну эллиптическую. Учёные уже дали ей название — «Милкомеда» (от «Млечный Путь» + «Андромеда»).
Кроме спиральных и эллиптических, существуют неправильные галактики, которые не имеют чёткой структуры и могут принимать самые причудливые формы. Также астрономы наблюдают галактики в процессе слияния, которые пока выглядят хаотично, но со временем могут превратиться в упорядоченные эллиптические системы. Иногда крупные галактики поглощают меньшие, медленно «пожирая» их — этот процесс называют галактическим каннибализмом.
На этом снимке 2007 года запечатлено столкновение спиральных галактик NGC 2207 и IC 2163 — наглядный пример процесса, который в далёком будущем ожидает Млечный Путь и Андромеду.
Любопытно, что само слово «галактика» происходит от греческого «gala» — «молоко». Древние астрономы, глядя на светящуюся полосу в ночном небе, сравнивали её с пролитым молоком, что и дало название Млечному Пути.
Спасибо за внимание!
Если вам была интересна эта тема, подписывайтесь на раздел и ставьте лайки. Ваша поддержка очень важна! Делитесь своими мыслями в комментариях.
Обратите внимание: Почему смартфон быстро разряжается, что делать.
Еще по теме здесь: Новости науки и техники.
Источник: Почему галактики бывают разных форм?.