Столкновение галактик: предыстория и последствия

Специалистам кафедры астрофизики Оксфордского университета удалось реконструировать столкновение двух галактик, которое привело к появлению системы Arp 147, расположенной в созвездии Кита, на расстоянии около 430 миллионов световых лет от Земли. Это позволило ученым восстановить картину события, которое произошло десятки миллионов лет назад.

Система Arp 147 представляет собой так называемую "галактическую пару". Один из ее "компонентов" выглядит на снимках как яркое голубое кольцо с красноватыми вкраплениями, второй — как более тусклый красноватый эллипс с ядром посередине. Следовательно, участниками соударения стали кольцеобразная и эллиптическая галактики.

Кольцеобразными называют разновидность пекулярных галактик, для которых характерно наличие плотного ядра, окруженного протяженным кольцом из ярких молодых звезд, отделенным от ядра на некоторое расстояние. Визуально они похожи на планетарные туманности. По одной из версий, кольцеобразные галактики возникают в результате столкновения гигантской и карликовой галактик. Когда карликовая галактика проходит через центр гигантской, от места их столкновения распространяется область звездообразования, отсюда и яркое кольцо… По другой версии, причиной образования таких объектов является аккреция вещества карликовых галактик-спутников.

В свою очередь, эллиптические галактики (их обозначают буквой Е) обладают четко выраженной сферической (эллипсоидной) структурой. Их яркость уменьшается к краям. Они состоят из красных и желтых гигантов и карликов, а также некоторого количества белых звезд, отличающихся не очень высокой светимостью. Также для них характерно полное отсутствие пылевой материи.

Предполагается, что кольцевая галактика, ставшая одной из частей Arp 147, когда-то представляла собой обычную дисковую, но во время столкновения ее "сосед" прошел сквозь диск, при этом "стянув" к его ядру газ и звезды. Красная область на снимках в нижней части голубого кольца, видимо, указывает на первоначальное расположение ядра. Когда же галактики снова разошлись, вещество диска устремилось в сторону от центра и приняло вид расширяющегося плотного кольца.

Массивные молодые звезды, которые сейчас образуют такое красивое голубое кольцо, за миллионы лет проходят полный жизненный цикл и взрываются как сверхновые, оставляя за собой нейтронные звезды и черные дыры. Последние, как правило, захватывают в гравитационную ловушку одну или несколько близлежащих звезд, и за счет отбираемой у них материи становятся сверхяркими источниками рентгеновского излучения. На сегодняшний день астрономы насчитали в кольце Arp 147 девять таких источников, чье излучение настолько ярко, что, как предполагают ученые, они могут являться черными дырами, чья масса не ниже 10-20 солнечных.

Источник рентгеновских лучей обнаружен и в ядре соседней галактики-эллипса. По интенсивности излучения его можно классифицировать как старую сверхмассивную черную дыру, поглощающую очень небольшое количество внешней материи.

Вот уже почти два десятка лет астрофизики пытаются выяснить подробности формирования Arp 147. Еще в 1992 году было установлено, что столкновение, в итоге которого сформировался этот объект, вероятнее всего, не было "центральным", то есть центры столкнувшихся галактик располагались на значительном расстоянии друг от друга.

Нынешние исследования были выполнены при помощи спектрографа SWIFT 5,1-метрового телескопа Паломарской обсерватории в Калифорнии на длинах волн в интервале 650-1 050 нанометров. В данном диапазоне находятся линии испускания водорода (Н-альфа), азота и серы. Помимо данных SWIFT, ученые использовали также архивную информацию, полученную с камеры WFPC2 космического телескопа "Хаббл", сфотографировавшего "галактическую пару" Arp 147 в конце октября 2008 года.

Оксфордским исследователям удалось вычислить интенсивность спровоцированного столкновением звездообразования в кольцеобразной галактике. Она составила 4,68 ± 0,67 солнечной массы в год. При этом общая масса звезд в этой галактике равна (6,1-10,1)•10¹⁰ масс Солнца. Это значение типично для дисковой галактики.

Как выяснилось, угол соударения двух галактик составлял 33-54 градуса, если принять за 0 столкновение под прямым углом, а скорость радиального расширения звездного кольца равнялась 113 ± 4 километров в секунду. Поскольку сейчас радиус кольца равен 5,8 ± 0,1 килопарсеков, из этого можно заключить, что "роковой" удар произошел не более 50 миллионов лет назад.

Ирина Шлионская