Астрономы уточнили эволюцию галактик

Астроном Алистер Грэм использовал старые и новые наблюдения, чтобы показать, как происходит эволюция галактик от одной формы к другой — процесс, известный как галактическое видообразование. Исследование показывает, что столкновения и последующие слияния галактик являются формой "естественного отбора", который управляет процессом космической эволюции.

"У астрономии теперь есть новая анатомическая и эволюционная последовательность, в которой видообразование галактик происходит в результате неизбежного объединения, обусловленного гравитацией", - говорит Грэм в своем заявлении.

Галактики бывают самых разных форм. Некоторые, как Млечный Путь, состоят из рукавов упорядоченных звезд, вращающихся по спирали вокруг центрального скопления. Другие галактики, такие как Мессье 87 (M87), состоят из эллипса из миллиардов звезд, хаотично вращающихся вокруг неупорядоченной центральной концентрации.

С 1920-х годов астрономы классифицировали галактики на основе последовательности изменений анатомии галактик, называемой "последовательностью Хаббла". Спиральные галактики, подобные нашей, находятся на одном конце этой последовательности, в то время как эллиптические галактики, такие как M87, находятся на другом. Разрыв между ними преодолевают удлиненные галактики сферической формы, лишенные спиральных рукавов, называемые линзовидными галактиками.

Но чего до сих пор не хватало этой широко используемой системе, так это эволюционных путей, которые связывают одну форму галактики с другой.

Чтобы проследить эволюционные пути в последовательности Хаббла, Грэм рассмотрел 100 галактик вблизи Млечного Пути на оптических изображениях, собранных космическим телескопом "Хаббл", и сравнил их с инфракрасными изображениями космического телескопа "Спитцер". Это позволило ему сравнить массу всех звезд в каждой галактике с массой их центральных сверхмассивных черных дыр.

Это выявило существование двух разных типов линзовидных галактик-перемычек: одна - старая и без пыли, а другая молодая и богатая пылью.

Когда бедные пылью галактики накапливают газ, пыль и другую материю, диск, окружающий их центральную область, разрушается и тем самым создает спиральный узор, расходящийся из их сердцевины.

Это создает спиральные рукава, которые представляют собой сверхплотные вращающиеся области.

С другой стороны, линзовидные галактики, богатые пылью, образуются, когда спиральные галактики сталкиваются и сливаются. На это указывает тот факт, что спиральные галактики имеют небольшой центральный сфероид с простирающимися спиральными рукавами из звезд, газа и пыли. 

Неожиданным результатом этого является вывод о том, что спиральные галактики, подобные Млечному Пути, на самом деле находятся между линзовидными галактиками, богатыми пылью, и линзовидными галактиками, бедными ею, в последовательности Хаббла. 

"Все встало на свои места, как только было признано, что линзовидные галактики не являются единой соединительной популяцией, как их долгое время изображали, - объясняет Грэм. - Это перерисовывает нашу столь любимую последовательность галактик и теперь мы видим эволюционные пути через последовательность "свадьбы галактик"".

Считается, что история Млечного Пути перемежается серией "каннибалистических" событий, в ходе которых он поглощал меньшие окружающие галактики-спутники для роста.

Это исследование показывает, что в дополнение к этому космические "приобретения" нашей галактики также включали в себя аккрецию другого материала и постепенное превращение из линзовидной галактики с низким содержанием пыли в спиральную галактику, которую мы знаем сегодня.

Нашей галактике предстоит драматическое слияние со своим ближайшим крупным галактическим соседом, галактикой Андромеды, через 4-6 миллиардов лет. В результате этого столкновения и слияния структура спиральных рукавов обеих галактик будет стерта, и новое исследование показывает, что дочерняя галактика, созданная этим объединением, вероятно, будет линзовидной галактикой, богатой пылью, все еще обладающей диском, хотя и без спиральной структуры, прорезавшей ее.

Если дочерняя галактика Млечного Пути-Андромеды столкнется с третьей, богатой пылью линзовидной галактикой и сольется с ней, то дискообразные аспекты обеих галактик также будут стерты начисто. Это создало бы галактику эллиптической формы, не способную содержать облака холодного газа и пыли.

Исследование Грэма опубликовано в журнале Monthly Notices Королевского астрономического общества.