Взаимодействие и слияние галактик, как это происходит?

Галактика Мле́чный Путь, называемая также просто Гала́ктика (с заглавной буквы), — гигантская звёздная система, в которой находится Солнечная система, все видимые невооружённым глазом отдельные звёзды, а также огромное количество звёзд, сливающихся вместе и наблюдаемых в виде млечного пути.

Млечный Путь — одна из многочисленных галактик Вселенной. Является спиральной галактикой с перемычкой типа SBbc по классификации Хаббла, и вместе с галактикой Андромеды (M31) и галактикой Треугольника (М33), а также несколькими меньшими галактиками-спутниками образует Местную группу, которая, в свою очередь, входит в Сверхскопление Девы.

Млечный путь (компьютерная модель). Спиральная галактика с перемычкой. Доминируют два из четырёх рукавов

Слово «гала́ктика» (др.-греч. γαλαξίας) происходит от греческого названия нашей Галактики (κύκλος γαλαξίας означает «молочное кольцо» — как описание наблюдаемого явления на ночном небе)

Ядро

В средней части Галактики находится утолщение, которое называется балджем (англ. bulge — утолщение), составляющее около 8 тысяч парсек в поперечнике. В центре Галактики, по всей видимости, располагается сверхмассивная чёрная дыра (Стрелец А*) вокруг которой, предположительно, вращается чёрная дыра средней массы. Их совместное гравитационное действие на соседние звёзды заставляет последние двигаться по необычным траекториям

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%BB%D0%B5%D1%87%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%9F%D1%83%D1%82%D1%8C

Центральная чёрная дыра (ЦЧД, ЦС) в ядрах галактик может излучать в направлении обычно по нормали к галактической плоскости. В случае с нашей галактикой где в ядре предположительно две чёрные дыры это (излучение) может иметь более сложную, до конца не изученную пространственную и энергетич. характеристики.

Изображение, полученное с помощью телескопа «Хаббл»: Активная галактика M87. В ядре галактики, предположительно, находится чёрная дыра. На снимке видна узконаправленная струя излучения длиной около 5 тысяч световых лет

Например недавно было открыто, что:

Учёные открыли гамма излучение центральной чёрной дыры нашей галактики

Международная группа астрономов из Китая, России и Тайваня объяснила происхождение гигантских гамма-пузырей, идущих из центра нашей галактики и расположенных перпендикулярно плоскости ее главного диска.

Эти пузыри были обнаружены в ноябре 2010 года космическим гамма-телескопом Ферми, но до сих пор их происхождение оставалось полной загадкой.

Пузыри гигантские – каждый из них имеет протяженность порядка 25 тысяч световых лет, а это почти радиус Млечного Пути. Опираясь на теоретические выводы Владимира Догеля из Физического института РАН, ученые доказали, что гамма-излучение идет от сверхмассивной черной дыры, находящейся в центре галактики и вызвано тем, что она поглощает звезды.

Авторы считают, что эта дыра каждые три миллиона лет захватывает около ста звезд, причем половину их массы она проглатывает, а половину с силой выталкивает до того, как звезда пройдет роковой горизонт событий уже в виде горячей плазмы. Плазма сталкивается с электронами, те извергают фотоны, и в результате получается постоянно расширяющееся гало, которое и увидел телескоп "Ферми".

Руководитель группы исследователей К. С. Ченг, заявляет, что энергия такой ударной волны, периодически возникающей от падения звезды на черную сверхдыру, превышает энергию ударной волны от сверхновой примерно в сто раз, и этот процесс в теории похож на поведение солнечного ветра, исходящего от нашего светила, хотя энергетические масштабы того и другого здесь, конечно, несопоставимы.

всегда, когда появляется новая теория, тут же возникают и возражения. В этом случае они возникли тоже – ряд ученых утверждает, что подобные пузыри могли возникнуть при поглощении черной дырой не звезд, а межзвездного газа и мелких объектов. Но даже и они признают теоретическую состоятельность выводов китайско-российско-тайваньской группы.

Астрономы подчеркивают, что выводы, в истинности которых они уверены, все-таки носят предварительный характер. "Работа идет, - говорит Чен. - Через 6-9 месяцев у нас уже будет полностью смоделированная карта гамма-излучения в гало, и мы сможем сравнить ее с данными наблюдений".

По значимости находку гигантских пузырей в Млечном Пути можно сравнить разве что с пересмотром карты его рукавов или открытием бара (иллюстрация NASA/Goddard Space Flight Center).

Дуг Финкбинер (Doug Finkbeiner) из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (CfA) первым выявил странное образование в наборе данных. Астроном заявил: «Мы видим два гамма-излучающих пузыря, которые простираются на 25 тысяч световых лет к северу и к югу от центра Галактики. Мы не понимаем в полной мере их характер или происхождение».

Предыдущие обзоры не могли выявить эти образования из-за диффузного галактического гамма-излучения. Оно генерируется, когда электроны, движущиеся с околосветовыми скоростями, сталкиваются с фотонами. Этот фон заполняет всё небо. Он и мешает рассмотреть пузыри в деталях.

Однако теперь учёные воспользовались высокой чувствительностью телескопа Fermi и к тому же составили более точную модель диффузного излучения, позволившую вычесть его из общего потока данных. Так на карте Галактики и проявились два огромных пятна с чётко очерченными краями. Пузыри выдают более энергичные гамма-выбросы, чем обычный фон.

Примеры упомянутых процессов учёные наблюдали в других галактиках. Возможно, и наша собственная могла похвастать чем-то подобным в прошлом. По оценке астрономов, возраст гамма-пузырей — несколько миллионов лет. (Статья об этом открытии выйдет в Astrophysical Journal.)

http://s30922353962.mirtesen.ru/blog/43839162851/Uchyonyie-otkryili-gamma-izluchenie-tsentralnoy-chyornoy-dyiryi-

Теоретически можно предположить что наша галактика образовалась в результате слияния двух галактик. И в далёком будущем нас ждёт ещё одно слияние - с галактикой Анромеды (M31 , NGC 224) - обе галактики соседки и происходит их сближение.

М31 - спиральная галактика типа Sb. Эта ближайшая к Млечному Пути большая галактика расположена в созвездии Андромеды и удалена от нас, по последним данным, на расстояние 2,52 млн световых лет.
Плоскость галактики наклонена к нам под углом 15°. Лучевую скорость галактики определил американский астроном Весто Слайфер в 1912 году. Используя спектральный анализ, он вычислил, что спиральная галактика М31 двигается по направлению к Солнцу со скоростью: около 300 км/с. Определив направление движения Солнца по Млечному Пути, астрономы выяснили, что галактика Андромеды и наша Галактика приближаются друг к другу со скоростью 100—140 км/с. Соответственно, столкновение двух галактических систем произойдёт приблизительно через 3-4 миллиарда лет. При этом они обе, скорее всего, сольются в одну большую галактику.

Например:

Взаимодействующие SMG 123616.1+621513. Submillimeter Galaxies in the Chandra Deep Field-North

Взаимодействующие галактики. Фото Хаббл

Взаимодействующие галактики. Фото Хаббл

В материале ниже представлено компьютерное моделирование сляния двух галактик с массивными чёрными дырами в центрах: 

Международная группа ученых смоделировала процесс столкновения галактик и слияния супермассивных черных дыр и рассчитала условия, необходимые для проверки теории Эйнштейна, сообщает EurekAlert. "Мы определили, что газ играет существенную роль в совместной эволюции галактик и супермассивных черных дыр", - поясняет руководитель исследования, доктор Стелиос Казанцидис (Stelios Kazantzidis) из Чикагского университета.

Образование "приливных хвостов" при слиянии галактик (результаты моделирования)

 Результаты, полученные группой д-ра Казанцидиса, представляют большой интерес для миссии космической станции LISA (Laser Interferometer Space Antenna), которую NASA планирует запустить в 2015 году для изучения ранней Вселенной с целью обнаружения гравитационных волн. Гравитационные волны, предсказанные общей теорией относительности Эйнштейна, до сих пор еще не были обнаружены. Самым сильным источником гравитационных волн во Вселенной являются сталкивающиеся супермассивные черные дыры.

Сейчас наша Галактика спокойно движется сама по себе в пространстве, но когда-нибудь, согласно теоретическим предсказаниям астрономов, она столкнется со своей ближайшей соседкой - туманностью Андромеды. Млечный путь послужил удобной моделью Галактики при моделировании слияния супермассивных черных дыр. Группа д-ра Казанцидиса рассчитала столкновение 25 пар галактик, чтобы определить ключевые факторы, приводящие к слиянию черных дыр.

Для слияния черных дыр необходимо, чтобы сначала слились галактики, в которых они находятся. Если в галактиках содержится мало газа, возможность их слияния будет зависеть от их структуры. Но если сталкиваются две галактики, содержащие большое количество газа, то за этим обычно следует слияние супермассивных черных дыр. Когда две галактики начинают сталкиваться, газ теряет энергию и попадает внутрь галактического ядра, в результате чего ядра галактик становятся более плотными и стабильными. Когда ядра сливаются, супермассивные черные дыры, находящиеся внутри них, сливаются тоже. Если ядра разрушаются, слияния не происходит.

Ученым удалось также получить эффекты, которые астрономы наблюдают при слиянии галактик. Самым заметным среди них является формирование так называемых "приливных хвостов" - потоков звезд и газа, которые образуются при столкновении галактик под воздействием сильных приливных сил.

Моделирование слияния галактик

Группа д-ра Казанцидиса в настоящее время работает над усовершенствованием модели и увеличеним точности вычислений.

Источник: CNews.ru

Далее привожу дополнительный материал :

Сталкивающиеся спиральные галактики NGC 3808A и NGC 3808B (Arp 87). Фото телескопа Hubble.

NGC 6621/NGC 6622 (Arp 81), спиральные галактики спустя 100 миллионов лет после столкновения. Фото телескопа Hubble.

Кольцеобразные галактики могут образоваться после прохождения компаньона по диску соседней галактики. Гравитационная волна в этом случае отбрасывает межзвёздное вещество сначала к центру, а затем на периферию, образовывая гигантское кольцо.

Взаимодеймтвующие галактики Arp 148 (Mayall's Object)

Галактики с джетами

Данные звёздные системы выбрасывают вещество из своего активного ядра. Джеты сами по себе выглядят как струи  излучения. В случае с IC 803 (Arp 149) и NGC 7609 (Arp 150) джеты являются лишь частью бесформенных структур, порождённых гравитационным взаимодействием галактик. В Arp 151 и M87 (Arp 152) джеты, однако, представляют собой ионизированный газ, выбрасываемый в окружающее пространство активным ядром, содержащим сверхмассивную чёрную дыру. Эти джеты, иногда называемые релятивистскими, или радиоджетами, — мощные источники синхротронного излучения, особенно на частоте радиоволн.

Галактики имеющие  пылевые полосы (с абсорпцией), закрывающие часть их диска. Все они появились после катастрофического столкновения двух галактик. NGC 520 (Arp 157) — один из лучших примеров среднего по значимости столкновения звёздных систем, когда процесс затрагивает только диски, но не ядра. Центавр A (Arp 153) и NGC 1316 (Arp 154) — две эллиптические галактики с очень необычной пылевой полосой по центру. Их кинематика и структура указывают на недавно завершившийся процесс столкновения.

По этому признаку наша галактика также имеет следы абсорбции.

Сталкивающиеся галактики NGC 520 (Arp 157).

Галактики с аморфными спиральными рукавами

Большинство из этих галактик являются остатками процесса слияния. «Аморфные спиральные рукава» появились у них в результате данного процесса.

Спиральная галактика NGC 7252 (Arp 226).

Из каталога пекулярных галактик, созданного Хэлтоном Арпом

Из общего обзора и компьютерного моделирования можно сделать вывод что наша Галактика  имеет все признаки слияния в прошлом. И в будущем по разным оценкам от 2,5 до 4,5 млрд лет ждёт слияние с более массивной спиральной галактикой Андромеды. Можно также предположить, что итоговый вектор движения изменится и так как масса М31 больше то этот вектор после сложения с вектором движения нашей галактики будет всё же иметь направление близкое к направлению которое сейчас имеет галактика Андромеды.

Так же можно предположить исходя из имеющихся на сегодня данных при столкновении галактик на фоне коллапса ближних зон взаимодействия происходит процесс рождения новых звёзд (приходящих на смену коллапсирующим) и этот процесс носит масштабный характер.

Возможно существующий ныне вектор движения так же является результирующим после слияния более крупной (с более массивной ЧД) галактики с более ярко выраженными рукавами и меньшей галактики с меньшей ЧД в центре с менее контрастными рукавами в нынешнем состоянии нашей Галактики.

Так же можно предположить, что вполне вероятен вариант когда слияние двух галактик всё же (на примере нашей галактики) не приводит к полному слиянию центральных чёрных дыр а образует пару наподобие того как образуются двойные звёзды. В итоге центральные чёрные дыры (ЦЧД) сливающихся галактик могут сохранять начальные моменты вращения. То есть совершенно не обязательно ЦЧД будут иметь одинаковые направление и моменты вращения.

Рукава меньшей галактики в итоге переходят к системе более массивной ЦЧД, а ЦЧД меньшей галактики начинает вращаться вокруг более крупной и массивной ЦЧД или"центрального солнца" образуя в центре балдж как в центре нашей Галактики.

Отсюда вполне вероятно, что ось вращения малой ЦЧД может пересекать галактическую плоскость. Прохождение Солнца через поток излучения ЦЧД назвали галактическим сдвигом. А совпадение и наклон Земли по линиям Леи отностительно квазаров нашей Галактики - назван прециссионным выравниванием. По некоторым источникам мы как раз и входим в эту эпоху.