Як зіткнуться андромеда та наш чумацький шлях
Я не хочу вас лякати, але наша галактика Чумацький Шлях із величезною швидкістю рухається до сусідньої спіральної галактики – галактики Андромеди. Якоїсь миті часу протягом наступних кількох мільярдів років наша Галактика і галактика Андромеди – дві найбільші галактики Місцевої групи – зіткнуться, що може призвести до катастрофічних наслідків.
Ряд зірок будуть викинуті з галактик, інші будуть знищені, а деякі поглинені надмасивними чорними дірками, що зливаються. При цьому буде порушено красиву спіральну структуру обох галактик і на їхньому місці сформується нова, гігантська, еліптична галактика, яку можна назвати, наприклад, Млекомеда. Але, як би жахливо це не звучало, такий процес насправді є природною частиною еволюції галактик. Астрономи знають про це наближення зіткнення вже протягом декількох років. Їхні висновки засновані на напрямку та швидкості руху нашої Галактики та галактики Андромеди.
Деякі галактики у Всесвіті знаходяться на орбіті навколо загального центрумас. Найчастіше в таких системах є одна гігантська та кілька супутникових галактик. В інших випадках напрям руху однієї галактики може збігтися з орбітою іншої галактики. При цьому їх зіткнення може призвести до злиття галактик, за умови, що жодна з них не має достатнього імпульсу, щоб продовжити рух у початковому напрямку. Якщо одна з галактик, що зіштовхуються, набагато більше другої, то в більшості випадків вона збереже свою форму, у той час як менша галактика буде розірвана і стане частиною більшої галактики.
Астрономи часто спостерігають такі зіткнення, і Андромеда, як вважається, вже стикалася принаймні з однією галактикою в далекому минулому. Декілька карликових галактик (таких як, наприклад, карликова еліптична галактика в Стрільці) також поглиналися нашою Галактикою.
Тим не менш, використовувати слово "зіткнення" в даній ситуації буде не зовсім коректно, оскільки надзвичайно розріджене міжзоряне середовище в галактиках означає, що реальні зіткнення зірок або планет дуже малоймовірні.
В 1929 Едвін Хаббл показав, що далекі галактики віддаляються від Чумацького Шляху. Спектрографічні виміри світла, що йде від Андромеди, показали, що, на відміну від більшості галактик, які спостерігалися з початку 20-го століття, галактика Андромеди наближається до нас. У 2012 році дослідники встановили, що Чумацький Шлях та Андромеда наближаються один до одного зі швидкістю близько 110 км/сек (68 миль/сек).
Таким чином, зіткнення відбудеться приблизно через 4 мільярди років. Проведені дослідження також показали, що M33 або Галактика Трикутника – третя за величиною галактика Місцевої групи, також братиме участь у цьому процесі. Ймовірно, M33 стане супутником Млекомеди, а потім ще через якийсь час зіллється з нею.
При зіткненні галактик, великі галактики поглинають дрібніші цілком. Але коли галактики схожі за своїм розміром – як Чумацький Шлях та Андромеда – зіткнення призводить до руйнування їхньої структури. Тому Млекомеда зрештою стане гігантської еліптичної галактикою без помітно вираженої спіральної структури.
Зіткнення також призводять до формування невеликої кількості зірок, найгарячіші і молоді з яких вибухнуть як наднові, і все, що залишиться так це старіші і холодніші червоні зірки, тривалість життя яких набагато більша. Ось чому в гігантських еліптичних галактиках майже відсутні процеси зіркоутворення.
Незважаючи на те, що галактика Андромеди налічує близько 1 трлн. зірок, а Чумацький Шлях – близько 300 мільярдів, шанс зіткнення двох зірок мізерно малий через величезні відстані між ними. З більшою ймовірністю вони будуть викинуті за межі нової галактики в результаті злиття надмасивних чорних дірок, що знаходяться зараз у центрах Чумацького Шляху та Андромеди.
На щастя, а може, і на жаль, ми з вами не станемо свідками цього дивовижного процесу.
У безкрайньому космічному просторі різні за масою та обсягом небесні тілаперіодично стикаються один з одним: астероїди та метеори падають на планети та супутники, одні зірки поглинаються іншими...
Але, виявляється, входять до взаємного контакту і галактики — гігантські небесні структури, що складаються з багатьох десятків мільярдів зірок. Зіткнення таких величезних космічних об'єктів відбувається, природно, з вивільненням енергії та переміщення мас у кількостях, що не піддаються навіть найбагатшій уяві.
Звичайно ж, зіткнення галактик зовсім не передбачає, що відбуваються масові зіткнення окремих зірок. І в принципі, нічого дивного в цьому немає, тому що зірки знаходяться на величезному віддаленні одна від одної: принаймні ці відстані в сотні мільйонів разів перевищують власні діаметри світил.
А ось галактики, на відміну від зірок, розміщені відносно недалеко один від одного: проміжки між цими зоряними скупченнями перевершують їх розміри лише в десятки та сотні разів.
Відповідно і зіткнення галактик відбуваються значно частіше, ніж зірок. А оскільки галактики можуть мати різну форму — спіральну, еліптичну і неправильну, то їх зіткнення один з одним відбуваються теж по-різному. Вони можуть або пролітати на близькій відстані одна від одної, або чіплятися один за одного, або навіть фронтально стикатися.
Внаслідок цих взаємодій нерідко істотно змінюється і зовнішній виглядзоряних скупчень. При цьому таким процесам піддається близько двох відсотків галактик, розташованих на відносно невеликій від Землі відстані.
Так, у сузір'ї Ворона, на відстані в 63 мільйони світлових років від Землі, знаходиться найближча до нашої планети пара зоряних скупчень, що зіштовхуються, NGC4038 і NGC4039, більш відомих як «Антенні» галактики. Пов'язана така назва з тим, що до них примикають довгі, що складаються з газу та зірок, стрічкові утворення, що нагадують дві антени.
Детальні дослідження цих двох галактик виявили в них більше тисячі кулястих зоряних скупчень, що виникли в недавньому минулому, в кожному з яких — до мільйона сонців. При цьому ці кулясті освіти досить молоді: їхній вік — близько сотні мільйонів років. Утворилися вони під впливом приливних сил, що з'явилися в ході зближення двох галактик.
Втім, слід зазначити, що сили тяжіння під час зіткнення зоряних систем не мають значної ролі. Більш важливими є гравітаційні взаємодії окремих ділянок галактик: дві близько розташовані області притягують один одного значно сильніше, ніж ті, що знаходяться на віддаленій відстані одна від одної.
В результаті гравітації виникають приливні сили, що розтягують галактики в довжину або згинають їх. Причому відбуваються подібні зміни у формі зоряних островів навіть тоді, коли вони лише проносяться на близькій відстані один від одного, не приходячи до безпосереднього дотику.
А ось що станеться з формою галактик при їх зіткненні залежить як від геометрії удару, так і від швидкості, з якою він відбувається.
Так, коли галактики зближуються зі швидкістю 200 кілометрів на секунду, вони зазвичай зливаються, наче дві краплі рідини. Коли ж швидкість зіткнення досягає 600 кілометрів на секунду, то зіркові острови проходять крізь один одного, як дві примари. А якщо зближення відбувається при швидкості 1000 кілометрів на секунду, галактики розлітаються на уламки, як скляні кулі, що зіткнулися.
У процесі взаємодії галактик змінюється як їх форма, а й відбуваються різноманітні переміщення хмар газу і пилу. А це — величезний обсяг речовини: наприклад, у спіральних системах її кількість становить до 20 відсотків їхньої видимої маси. Згодом, ущільнюючись під впливом приливних сил, ця хмара утворює нові зірки. А оскільки процес появи молодих небесних тіл іде дуже швидко, то і світність галактик за кілька мільйонів років багаторазово збільшується.
Таким чином, можна впевнено говорити, що космічні зіткнення не знищують мешканців неба, а навпаки, сприяють появі молодих зірок та галактик. Тобто, по суті, омолоджують космос.
За допомогою сучасних засобів спостереження в «Антенних» галактиках вчені навіть змогли побачити деталі появи зоряних скупчень. «Кількість кулястих зоряних скупчень, побачених нами, була разючою, — резюмував отримані результати американський астроном Брад Уітморе. — Досі ми думали, що кульові скупчення як у нашій, так і в інших галактиках складаються зі старих зірок. Виявляється, не завжди так. Розуміння такого факту має змінити наш погляд на пізні фази розвитку зірок, а також вплинути на визначення часу різних небесних подій».
На основі отриманих даних, вчені можуть робити важливий астрономії висновок, що зіткнення галактик — одне із значних чинників у житті космосу. При цьому в минулому взаємодіючих галактик було набагато більше, ніж зараз. І пов'язано це, найімовірніше, з тим, що раніше сам Всесвіт був набагато меншим, а значить, зірки знаходилися на ближчих відстанях одна від одної. Отже, вони й ударялися чи стикалися набагато частіше.
До речі, вивчаючи результати взаємодії зіркових систем, вчені встановили, що віддалені від нас на мільярди світлових років галактичні скупчення складені переважно зі спіральних галактик, які, ймовірно, є найдавнішими у Всесвіті. А ось скупчення, розташовані на меншому від нас віддаленні, представлені переважно еліптичними галактиками. Причому деякі є космічними гігантами. А стали вони такими швидше за все тому, що в ході свого розвитку за мільярди років проковтнули дюжини інших галактик.
Але не тільки про минуле можуть розповісти сліди, залишені на тілі галактик під час колишніх зіткнень. Так, «Антенні» галактики можуть допомогти зазирнути в далеке майбутнє: наприклад, «показати», що може статися у віддаленій перспективі з Чумацьким Шляхом. Зараз назустріч один одному мчать два величезні зіркові острови: наша зіркова системата туманність Андромеди. Нині їх поділяє, здавалося б, неймовірно велика відстань 2,9 мільйона світлових років. Але й швидкість їхнього зближення теж величезна — 300 кілометрів на секунду.
Зрештою, через три мільярди років ці дві системи, найімовірніше, виявляться поруч одна з одною. А ось про те, що станеться внаслідок цього зближення, можна лише гадати. Можливо, буде сильне зіткнення, а можливо, галактики пролетять поруч один з одним.
Але навіть якщо галактики не зіткнуться, а лише розминуться на близькій відстані, взаємне тяжіння змусить їх змінити свої траєкторії. Є також ймовірність, що потім вони зіллються і дадуть життя новій еліптичній системі.
А станеться це тоді, коли наше Сонце перетвориться на зірку, що вмирає. Але в цей час на небосхилі над мертвою Землею вже горітимуть яскраві вогні світил у новонароджених зоряних кульових скупченнях.
January 28th, 2015 , 03:07 pm
Як відомо, весь Всесвіт має властивість розширюватися, оскільки Галактики розбігаються. Але сусідня Галактика в сузір'ї Андромеди (М31) зовсім не віддаляється, а навпаки, рухається назустріч зі швидкістю 120 км в секунду.
Це відбувається з тієї причини, що більша частина маси галактик припадає на темну матерію, яка робить гравітаційну взаємодію між Чумацьким Шляхом та Андромедою досить сильною, щоб подолати розширення Всесвіту.
А це означає, що через кілька мільйонів земних років дві Галактики – Туманність Андромеди та Чумацький Шлях, зустрінуться. Цей процес злиття двох космічних островів дуже довгий і завжди закінчується утворенням нової Галактики.
Зіткнення цих галактик може статися ще до природної «загибелі» Сонця або Землі.
Розрахунки показали, що зіткнення не буде лоба. Обидві Галактики зчепляться спіральними рукавами, а їхні ядра будуть на відстані кількох сотень тисяч світлових років одна від одної. Такої дистанції вистачить для того, щоб Галактики закрутилися у смертельному вальсі (гравітаційній спіралі).
Відбудеться формування загального гравітаційного центру, який буде центром обертання обох галактик по дивній орбіті, що змінюється. Обтяження обох галактик не зникне, і вони знову зможуть зачепитися своїми скуйовдженими спіралями. Так, це нагадує танець – галактики віддалятимуться, знову наближатимуться, стикатимуться та зчіплюватимуться. Він буде продовжуватися доти, доки з двох галактик не утвориться один диск, що складається з безлічі зірок та планет.
Дві супер масивні Чорні дірки, які знаходяться в центрах кожної з галактик, при злитті зблизяться один з одним і, як стверджують вчені, виконають функцію зіркових печей. Вони розігріють космічні гази, що сприятиме зародженню нових зірок, а Сонце буде виштовхнуто в ореол нової галактики, що утворилася, і уникне поглинання Чорною дірою.
Ця галактика матиме величезну еліптичну форму без спіральних рукавів, які раніше мали її батьки. Надалі на цю галактику чекає довге і розмірене життя, якому не загрожуватимуть нові зіткнення. Екстремальне зореутворення поступиться місцем спокійному зародженню зірок з газу та космічного пилу.
Туманність Андромеди та Чумацький Шлях під дією взаємного тяжіння поступово наближаються один до одного
А через 100 мільярдів років всі галактики, що віддаляються, зникнуть з поля зору мешканців цієї нової галактики - їх світлове випромінювання не буде видно.
От тільки мешканці Землі цього не побачать. За розрахунками астрономів через 7 мільярдів років Сонце перетвориться на Червоний гігант, а Земля - на вогненну кулю.
Зіткнення Чумацького Шляху та Галактики Андромеди (M31), двох найбільших галактик у Місцевій групі, як припускають, трапиться приблизно через три мільярди років. Воно часто використовується як приклад такого типу феноменів під час симуляції зіткнень.
Як і при всіх таких зіткненнях, малоймовірно, що об'єкти на зразок зірок, що містяться в кожній галактиці, дійсно зіткнуться один з одним через малу концентрацію речовини в галактиках і крайню віддаленість об'єктів один від одного. Наприклад, найближча до Сонця зірка Проксима Центавра знаходиться на відстані майже тридцяти мільйонів сонячних діаметрів. Для порівняння: якби Сонце було розміром з монету діаметром 2,5 сантиметри, то найближча монета/зірка перебувала б на відстані 718 кілометрів.
Виходячи з розрахунків, зірки та газ галактики Андромеда будуть видно неозброєним оком приблизно через три мільярди років. Внаслідок зіткнення галактики протягом приблизно одного-двох мільярдів років зіллються в одну гігантську галактику. Для новоствореної галактики пропонувалися різні назви, наприклад, Млекомеда.
В Наразіточно не відомо, чи відбудеться зіткнення чи ні. Радіальна швидкість галактики Андромеди щодо Чумацького Шляху може бути виміряна за допомогою вивчення доплерівського усунення спектральних ліній від зірок галактики, але поперечна швидкість (або «власний рух») не може бути прямо виміряна. Таким чином, відомо, що галактика Андромеди наближається до Чумацького Шляху зі швидкістю близько 120 км/с, але чи відбудеться зіткнення або галактики просто розійдуться, з'ясувати поки що не можна. На даний момент найбільш точні непрямі вимірювання поперечної швидкості показують, що вона не перевищує 100 км/с. Це передбачає, що принаймні гало темної матерії двох галактик зіткнуться, навіть якщо не відбудеться зіткнення самих дисків. Запущений Європейським космічним агентством у 2013 році космічний телескоп Gaia виміряє розташування зірок галактики Андромеди з достатньою точністю для встановлення поперечної швидкості.
Френк Саммерс із Наукового інституту космічного телескопа створив комп'ютерну візуалізацію майбутньої події, засновану на дослідженні професора Кріса Мігоса з Case Western Reserve University та Ларса Хернквіста з Гарвардського університету.
Такі зіткнення - відносно звичайне явище: туманність Андромеди, приміром, зіткнулася минулого принаймні з однією карликовою галактикою, як і наша Галактика.
Прояви цього зіткнення відбуватимуться вкрай повільно і взагалі не помічені із Землі неозброєним оком. Імовірність будь-якого безпосереднього на Сонце і планети мала. Але з іншого боку не виключено, що під час зіткнення Сонячна система силами гравітації повністю викинеться з нової галактики і стане мандрівним міжгалактичним об'єктом. Це не викличе негативних наслідків для нашої системи, якщо не брати до уваги поступового зникнення гарного зоряного неба. Імовірність вильоту з диска Чумацького Шляху під час першого етапу зіткнення сьогодні оцінюється у 12%, а ймовірність захоплення Андромедою – у 3%. На той час набагато більше значення для життя на Землі матиме еволюція Сонця і подальше перетворення його на червоний гігант через 5-6 мільярдів років.
Андромеда - галактика, також відома як M31 та NGC224. Це спіральне освіту, розташоване з відривом приблизно 780 kp (2,5 млн від Землі.
Андромеда - галактика, що знаходиться найближче до Чумацького Шляху. Названо її на честь однойменної міфічної принцеси. Спостереження 2006 року дозволили зробити висновок, що тут налічується близько трильйона зірок - як мінімум вдвічі більше, ніж у Чумацькому Шляху, де їх існує близько 200 - 400 млрд. Вчені вважають, що зіткнення Чумацького Шляху та галактики Андромеди трапиться приблизно через 3, 75 млрд років, і в результаті буде утворено гігантську еліптичну або дискову галактику. Але про це трохи згодом. Спочатку дізнаємось, як виглядає "міфічна принцеса".
На малюнку зображено Андромеда. Галактика має біло-блакитні смуги. Вони утворюють навколо неї кільця та вкривають гарячі розпечені гігантські зірки. Темні синьо-сірі смуги різко контрастують на тлі цих яскравих кілець і показують області, де у щільних хмарних коконах освіта зірок лише починається. При спостереженні у видимій частині спектра кільця Андромеди більше нагадує спіральні рукави. В ультрафіолетовому діапазоні ці утворення швидше нагадують кільцеві структури. Вони були раніше знайдені телескопом НАСА. Астрономи вважають, що ці кільця свідчать про утворення галактики внаслідок зіткнення із сусідньою понад 200 млн років тому.
Супутники Андромеди
Як і Чумацький Шлях, Андромеда має низку карликових супутників, 14 з яких вже виявлено. Найвідоміші - М32 та М110. Звичайно, малоймовірно, що зірки кожної з галактик зіштовхнуться одна з одною, тому що відстані між ними дуже великі. Про те, що ж насправді відбудеться, вчені мають поки що досить невиразні уявлення. Але вже вигадана для майбутньої новонародженої назва. Млекомеда - так називають ще гігантську галактику, що ще не народилася, діячі науки.
Зіткнення зірок
Андромеда - галактика, що налічує 1 трлн зірок (10 12), а Чумацький Шлях - 1 млрд (3*10 11). Однак шанс зіткнення небесних тіл дуже малий, оскільки між ними існує величезна відстань. Наприклад, найближча до Сонця зірка знаходиться на відстані 4,2 світлових років (4*10 13 км), або 30 млн (3*10 7) діаметрів Сонця. Уявіть, що наше світило – це м'ячик для гри у настільний теніс. Тоді Проксима Центавра виглядатиме як горошина, що знаходиться на відстані 1100 км від нього, а сам Чумацький Шлях простягатиметься вшир на 30 млн км. Навіть зірки в центрі галактики (а саме там їхнє найбільше скупчення) розташовані з проміжками в 160 млрд (1,6*10 11) км. Це як один м'ячик настільного тенісу на кожні 3,2 км. Тому шанс, що якісь дві зірки зіштовхнуться при злитті галактик, надзвичайно малий.
Зіткнення чорних дірок
Галактика Андромеди та Чумацький Шлях мають центральні надмасивні чорні діри: Стрілець А (3,6*10 6 мас Сонця) та об'єкт усередині P2 скупчення Галактичного ядра. Ці чорні діри зійдуться в одній точці біля центру новоствореної галактики, передаючи орбітальну енергію зіркам, які з часом зрушать на більш високі траєкторії. Вищеописаний процес може тривати мільйони років. Коли чорні дірки наблизяться на відстань одного світлового року, вони почнуть випускати гравітаційні хвилі. Орбітальна енергія стане ще потужнішою, доки злиття не завершиться повністю. Виходячи з даних моделювання, проведеного в 2006 році, Земля може бути спочатку відкинута майже до центру новоствореної галактики, потім пройде близько однієї з чорних дірок і буде вивергнута за межі Млекомеди.
Підтвердження теорії
Галактика Андромеди наближається до нас зі швидкістю приблизно 110 кілометрів на секунду. Аж до 2012 р. не було жодних способів дізнатися, чи відбудеться зіткнення чи ні. Зробити висновок, що воно майже неминуче, вченим допоміг Космічний Телескоп Хаббла. Після відстеження переміщень Андромеди з 2002 по 2010 р. було зроблено висновок, що зіткнення відбудеться приблизно через 4 млрд. років.
Подібні явища поширені в космосі. Наприклад, вважається, що Андромеда у минулому взаємодіяла як мінімум із однією галактикою. А деякі карликові галактики, такі як SagDEG, і зараз продовжують стикатися з Чумацьким Шляхом, створюючи єдину освіту.
Дослідження також показують, що М33, або Галактика Трикутника, - третій за розмірами та найяскравіший представник Місцевої групи - теж братиме участь у цій події. Найбільш ймовірною її долею буде захід на орбіту об'єкта, що утворився після злиття, а в далекому майбутньому - остаточне об'єднання. Проте зіткнення М33 із Чумацьким Шляхом раніше, ніж наблизиться Андромеда, або наша Сонячна Система буде відкинута за межі Місцевої групи, виключається.
Доля Сонячної Системи
Вчені з Гарварда стверджують, що терміни об'єднання галактик залежатимуть від тангенційної швидкості Андромеди. Виходячи з розрахунків, прийшли до висновку, що є 50% шанс, що при злитті Сонячна Система буде відкинута на відстань, яка втричі перевищує поточну до центру Чумацького Шляху. Точно не відомо, як поведеться галактика Андромеда. Планета Земля також перебуває під загрозою. Вчені говорять про 12% ймовірність, що ми через деякий час після зіткнення будемо відкинуті за межі нашого колишнього "будинку". Але ця подія, швидше за все, не справить сильних несприятливих ефектів на Сонячну систему, І небесні тіла не будуть зруйновані.
Якщо виключити планетарну інженерію, то на час зіткнення галактик поверхня Землі сильно розжариться і не залишиться води у рідкому стані, отже, і життя.
Ймовірні побічні явища
Коли поєднуються дві спіральні галактики, водень, присутній на їх дисках, стискається. Починається посилена освіта нових зірок. Наприклад, це можна спостерігати у взаємодіючій галактиці NGC 4039, інакше відомої як "Антени". У разі злиття Андромеди та Чумацького Шляху вважається, що газу на дисках їх залишиться мало. Зіркоутворення буде не таким інтенсивним, хоча ймовірно зародження квазара.
Результат злиття
Галактику, утворену під час злиття, вчені попередньо називають Млекомеда. Результат моделювання показує, що об'єкт, що вийшов, буде носити еліптичну форму. Його центр матиме меншу щільність зірок, ніж сучасні еліптичні галактики. Але можлива також дискова форма. Багато залежатиме від того, скільки газу залишиться в межах Чумацького Шляху та Андромеди. У недалекому майбутньому галактики Місцевої групи, що залишилися, зіллються в один об'єкт, і це означатиме початок нового еволюційного ступеня.
Факти про Андромеда
- Андромеда – найбільша Галактика у Місцевій групі. Але, мабуть, не найпотужніша. Вчені припускають, що в Чумацькому Шляху зосереджено більше і саме це робить нашу галактику більш масивною.
- Діячі науки досліджують Андромеду з метою зрозуміти походження та еволюцію подібних до неї утворень, адже це найближча до нас спіральна галактика.
- Андромеда із Землі виглядає приголомшливо. Багатьом навіть удається її сфотографувати.
- Андромеда має дуже щільне галактичне ядро. Не тільки величезні зірки розташовані в її центрі, але також щонайменше одна захована в серцевині.
- Її спіральні рукави викривилися в результаті гравітаційної взаємодії з двома сусідніми галактиками: М32 та М110.
- Усередині Андромеди звертаються щонайменше 450 кульових. Серед них – одні з найбільш щільних, які вдалося виявити.
- Галактика Андромеда – найвіддаленіший об'єкт, який можна побачити неозброєним оком. Вам знадобиться хороша точка огляду та мінімум яскравого світла.
Насамкінець хочеться порадити читачам частіше піднімати свій погляд на зоряне небо. Воно зберігає багато нового та незвіданого. Знайдіть трохи вільного часу, щоб спостерігати за космосом у вихідні. Галактика Андромеди на небі – видовище, яке неодмінно варто побачити.