Слияние галактик проливает свет на модель эволюции галактики

Австралийский астроном разгадал вековую загадку о том, как галактики эволюционируют от одного типа к другому. То же исследование показывает, что Млечный Путь, галактика, в которой мы живем, не всегда был спиралью. В работе профессора Алистера Грэма из Swinburne Astronomy Online используются новые и старые идеи и наблюдения, чтобы показать, как происходит видообразование галактик. Исследование опубликовано в «Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества».

В 1920-х и 1930-х годах астроном Эдвин Хаббл и другие установили последовательность изменения анатомии галактик, теперь известную как последовательность Хаббла или диаграмма камертона Хаббла. В нем отсутствуют эволюционные пути, но он все еще широко используется для классификации галактик на основе их внешнего вида.

Галактики могут содержать миллиарды звезд, упорядоченно движущихся по круговым орбитам в переполненном диске или хаотично вращающихся в сферическом или эллипсовидном рое. Эти диски могут содержать спиральные узоры, причем такие спиральные галактики определяют один конец давней последовательности Хаббла.

В этой последовательности галактики чечевицеобразной формы, известные как линзовидные галактики с центральной сферической структурой в диске без спиралей, считались связующим звеном между спиральными галактиками с преобладанием диска, такими как наш Млечный Путь, и галактиками эллиптической формы, такими как M87.

В новом исследовании профессор Грэм проанализировал оптические изображения 100 близлежащих галактик, полученные космическим телескопом «Хаббл», и инфракрасные изображения, полученные космическим телескопом «Спитцер». Сравнивая их звездную массу и массу центральной черной дыры, он обнаружил два типа линзовидных галактик: старые, бедные пылью, и богатые пылью.

Богатые пылью линзовидные галактики образуются в результате слияния спиральных галактик. Спиральные галактики могут иметь небольшой центральный сфероид и диск, содержащий спиральные рукава звезд, газа и пыли, выходящие из центра. Пылевые линзовидные галактики имеют заметно более заметные сфероиды и черные дыры, чем спиральные галактики и линзовидные галактики с низким содержанием пыли.

В свою очередь, исследования профессора Грэма показали, что спиральные галактики находятся на полпути между двумя типами чечевицеобразных галактик.

«Это перерисовывает нашу столь любимую последовательность галактик, — говорит профессор Грэм, — и, что немаловажно, теперь мы видим эволюционные пути через последовательность галактических свадьб или то, что в бизнесе можно назвать поглощениями и слияниями».

Если бедные пылью линзовидные галактики аккумулируют газ и материал, это может привести к гравитационному нарушению их диска, вызывая спиральный узор и стимулируя звездообразование, изменяя их структуру и форму.

У Млечного Пути есть несколько меньших галактик-спутников, таких как Стрелец и Большой Пёс, и его структура демонстрирует богатую историю приобретений. Млечный Путь, вероятно, когда-то был линзовидной галактикой с низким содержанием пыли, которая аккрецировала материал, в том числе спутник Гайя Колбаса-Энцелад, и со временем превратилась в спиральную галактику, в которой мы живем сегодня. Глубокие изображения, полученные бесчисленными наземными телескопами за последние годы, показали, что это особенность, присущая спиральным галактикам.

Некоторые приобретения будут более драматичными. Такой брак станет реальностью через 4–6 миллиардов лет, когда столкнутся Млечный Путь и галактика Андромеды.

Их столкновение разрушит нынешние спиральные структуры в обеих галактиках, в результате чего образуется объединенная галактика с более доминирующим сфероидом, выбросит много пылевых облаков и будет сопровождаться увеличением массы центральной черной дыры. Это приведет к рождению богатой пылью линзовидной галактики.

Последующее слияние двух пылевых линзовидных галактик оказывается достаточным, чтобы полностью стереть их диски и создать галактику эллиптической формы, неспособную удерживать холодные газовые облака, содержащие пыль.

В некотором смысле, бедные пылью линзовидные галактики выглядят как окаменелости первичных галактик Вселенной. Эти галактики с преобладанием дисков очень старые и распространенные. Слияние двух из них в молодой Вселенной может объяснить недавнее наблюдение космическим телескопом Джеймса Уэбба массивной галактики с преобладанием сфероидов, когда Вселенной было 700 миллионов лет. Кроме того, новое исследование также показало, что слияния двух эллиптических галактик достаточно, чтобы объяснить самые массивные галактики во Вселенной сегодня, наблюдаемые в центрах скоплений галактик, состоящих из 1000 членов. Профессор Грэм отмечает, что многие подсказки были известны, но еще не были объединены в целостная картина. Он говорит: «Все встало на свои места, когда было признано, что линзовидные галактики — это не единственная популяция мостиков, как их долгое время изображали».