Солнце - это самое крупное и тяжелое небесное тело в Солнечной системе. И по звездным меркам Солнце среднего размера, и далеко не самое массивное. Вселенная может похвастаться гораздо более тяжелыми звездами. Когда речь заходит о самых больших звездах в известной на данный момент для нас вселенной, то зависит от того, говорим ли мы о массе или об общем объеме. Массу можно рассматривать как количество вещества, содержащегося в звезде, тогда как объем – это то, сколько места она занимает. Самые массивные звезды, как правило, совершенно непримечательны, а самые объемные звезды часто содержат намного меньше вещества, учитывая их физические размеры.
Чаще всего на поражающих воображение фотографиях, сделанных орбитальными телескопами, фигурируют спиральные галактики (если телескоп фотографирует что-то космологически далекое от нас). Спиральные галактики красивы, фактурны - в них прослеживается интересная структурность и детализация, они разноцветны - есть на что посмотреть. Да мы и сами живем практически в образцовой спиральной галактике, поэтому наши симпатии к подобным вселенским конструкциям понятны, а может быть даже подсознательны и очень глубоки в нас.
Но мир галактик не исчерпывается только звездными городами со спиральной архитектурой. Есть не менее многочисленный и не менее впечатляющий класс эллиптических галактик. Но поблизости от нас таких немного. Чаще всего мы даже путаем их с теми несчастными бедолагами, которые при неосторожном взаимодействии с более крупными и сильными жителями Вселенной лишились своих спиральных ветвей, обнажив беззащитный балдж. Яркий тому пример - спутники Галактики Андромеды, долгое время считавшиеся карликовыми эллиптическими галактиками, но теперь мы знаем, что перед нами разоренные спиральные галактики небольшого размера, не устоявшие перед гравитацией более крупной галактики.
Пришло время посмотреть на истинную эллиптическую галактику, чтобы понять, что представляет собой эта разновидность вселенских островов из триллионов звезд.
Снимок одной из очень крупных эллиптических галактик сделал космический телескоп имени Хаббла. Фотография была опубликована два года назад - 13 мая 2022 года. Правда, сейчас этот снимок переживает новый всплеск популярности.
Эллиптическая галактика UGC 10143, как её "увидел" космический телескоп имени Эдвина Хаббла 13 мая 2022 года
Галактика с каталожным номером UGC 10143 (или - PGC 56784) расположена в созвездии Змеи. Змея - уникальное созвездие - единственное на звездной карте, разделенное на части - голову и хвост. Данная галактика находится в "Голове Змеи", на продолжении жала, выступающего из разинутой пасти небесного пресмыкающегося. Она очень далека от нас - почти 500 миллионов световых лет расстояние до этого огромного звёздного города. Но не только до него - до целого скопления галактик, в центральной части которого она оказалась, как можно догадаться, не случайно. Галактика UGC 10143 - не просто звездный город, она - столица целой метагалактической республики, которую астрономы нарекли Abell 2147. Это скопление, насчитывающее несколько десятков галактик среднего и небольшого размера, в свою очередь, погружено в середину сверхскопления Геркулеса, и вероятнее всего является его ядром. Само оно удаляется от нас со скоростью около 10 тысяч километров в секунду - это как раз то самое космологическое разбегание галактик. Но члены скопления, напротив, стягиваются друг к другу - сближаются, и в перспективе многие из них сольются в нечто очень большое.
Положение галактики UGC 10143 на границе созвездий Змеи и Геркулеса
Судя по всему, центром тяжести скопления галактик Abell 2147, а может быть даже всего сверхскопления Геркулеса, является грандиозная эллиптическая галактика UGC 10143, о которой наш сегодняшний разговор.
Фотография галактического кластера Abell 2147 с эллиптической галактикой UGC 10143 в центре кадра
Нетрудно догадаться, что эта галактика сама является результатом множества галактических слияний - не случайно она столь огромна. Она представляет собой сферу из звезд, в два раза превышающую поперечник галактики Андромеды. Но если галактика Андромеды - это в первую очередь тонкий диск из звезд, то галактика UGC 10143 - в первом приближении шар (точнее - эллипсоид вращения), и понятно, что её объем плотно населенный звездами, словно одно большое шаровое звёздное скопление, содержит в сотни или тысячи раз больше светил, чем любая из соразмерных с ней спиральных галактик. А сколько всего в ней звезд - сотни триллионов или квинтиллион звёзд? - этого астрономы пока еще не знают.
Все эти бесчисленные звезды достались галактике UGC 10143 от её предшественниц, которые слились между собой в далеком прошлом, и образовали вот такой исполинский звездный мегаполис. Среди тех галактик наверняка были и спиральные. Но в итоге все собралось в одну эллиптическую. И сам собой возникает вопрос: "В будущем все спиральные галактики обречены превратиться в эллиптические, утратив свои спиральные структуры?"
По всей видимости - да.
Спиральные галактики - молодые вселенские структуры. Они могут быть небольших или средних размеров. Вся их молодость заключена в спиральных ветвях - там преимущественно горят голубые новорожденные звезды, и на всех фотографиях спиральные ветви имеют белый или сине-голубой оттенок. Ядро и балдж спиральных галактик желтоватые или даже красно-оранжевые - там преимущественно живут старые звезды. По сути своей, когда галактика теряет свои спиральные ветви, от неё остается лишь ядро и балдж (сфероидальное уплотнение вокруг ядра), а это и есть основа эллиптической галактики.
Но куда же деваются спиральные ветви?
Существует несколько механизмов их потери.
Самый простой и понятный, это - слияние галактик. Уже само сближение массивных звездных островов вносит хаос в их симметрию, разрушает гармоничную динамику вращения звёздного диска. Часть звезд из ветвей начинает падать на ядро, а другие устремляются вдаль от него, и навсегда покидают окрестности своей галактики, в которой родились. Слияния и даже просто сближение галактик всегда сопровождаются значительным рассеянием населения спиральных ветвей. Но звезды галактического ядра и балджа как правило очень хорошо скреплены взаимной гравитацией - они там ближе друг к другу, и связь их прочнее - они не разбегаются. Поэтому, после слияния, ядра галактик и их балджи могут уцелеть, объединиться. А оставшемуся населению разрушенных спиральных ветвей ничего не остается, как влиться в этот звездный шар.
Галактики "Антенны" - NGC 4038 и NGC 4039 - сливаясь теряют часть своих спиральных ветвей и превращаются (как показывает моделирование) в эллиптическую галактику
Второй механизм не подразумевает слияния сам по себе. Достаточно одной спиральной галактики, но с пробужденной сверхмассивной черной дырой в её центре, чтобы избавиться от спиральных ветвей. Дело в том, что галактический диск состоит не только из звезд. Значительную часть его массы составляет межзвездный газ. Он кажется прозрачным - как-будто невесомым. Но это не так. Масса газовой составляющей может превосходить звездную, или как минимум равняться ей. Потому что почти в каждой спиральной галактике в настоящую эпоху скрыт потенциал звёздообразования сравнимый с тем, что уже реализовалось в виде сияющих в ней звезд. Вот, сколько в галактике уже зажглось светил, еще столько же может с течением времени образоваться из наполняющего её спиральные ветви межзвездного газа... если только он куда-нибудь не денется...
А как он может пропасть?
Благодаря активности сверхмассивной черной дыры, которая пробудилась, начала поглощать газ и даже неосторожные звезды в своих окрестностях, разрывая их перед этим. А то, что в неё по каким-то причинам не попало, выбрасывать в виде звёздного ветра во все (или - некоторые) стороны, причем настолько интенсивно, что этот поток излучения и плазмы из ядра галактики буквально выдувает водород из галактического диска и гало.
Казалось бы, как можно выдуть столько газа, масса которого сравнима с массой звезд галактического диска? Ведь звезды не выдуваются...
Не забываем, что галактика вращается, и достаточно небольшого импульса, чтобы газовой составляющей пришлось покинуть свою устойчивую орбиту. А звезды не выдуваются, потому что они в галактических масштабах практически точечные - парусность у них нулевая.
И вот тогда, когда водород в галактике иссяк, вдруг выясняется, что равномерное и устойчивое вращение звездного галактического диска - и спиральных ветвей в его составе - поддерживать уже больше нечем. Масса газовой составляющей была слагаемым равновесия, без которой оставшиеся звезды частично выгорают от старости, а частично уходят вдаль от ядра, покидая пределы его гравитационного влияния (или, как альтернативный вариант, - падают на ядро, вливаясь в него).
Как говаривал один старый Джедай:
"Не дай Бог Вам родиться в галактике с активной черной дырой в ядре!"
Галактика "Сигара" или M82 уже никогда не будет прежней после внезапной активизации двойной сверхмассивной черной дыры в её ядре
Ну, а о банальном галактическом каннибализме, когда проходящая мимо массивная галактика просто забирает себе спиральные ветви меньшей по размеру и массе галактики, мы уже много раз говорили.
В итоге, рано или поздно, большинство спиральных галактик проэволюционируют в эллиптические - либо сбросят ветви, либо сольются.
Занятно, как одновременно во Вселенной работают два противоречивых механизма - разбегание галактик, и слияние галактик в нечто более крупное, чем привычный для нас звездный город. Результатом таких разнонаправленных тенденций станут огромные галактики-шары, из которых другие галактики в некоторый момент перестанут быть наблюдаемыми. И их жители (если таковые станут возможны) будут иметь все основания считать, что никаких других галактик в этом мире, кроме их собственной, более не существует.
Взаимное расположение скоплений и сверхскоплений галактик в нашем ближайшем метагалактическом окружении. В условное наше время
Но вернемся в процветающее галактическое скопление Abell 2147, и к возглавляющей его галактике UGC 10143.
Космический телескоп не случайно сделал эту фотографию, и уж точно не ради наших лайков в соцсетях. Это часть большой исследовательской работы по изучению шаровых звездных скоплений в далеких галактиках. Дело в том, что с расстояния в пол-миллиарда световых лет разделить на отдельные звезды галактики ни в какой современный телескоп не получится. Но можно посчитать в них шаровые звездные скопления, которые с такого расстояния видны телескопу имени Эдвина Хаббла как звезды - можно даже исследовать их спектры и понять, какой процент тяжелых химических элементов присутствует в их звёздах.
Шаровые звездные скопления - своеобразные исторические маркеры внутри каждой галактики, который рассказывает нам о том, из чего данная галактика сложилась. А сложилась она из других галактик - путем слияния. Многие шаровые скопления являются ядрами тех самых галактических кирпичиков, их которых построены современные крупные галактики - как спиральные, так и эллиптические. Посчитайте, сколько в галактике шаровых скоплений и узнаете, сколько слияний она имела в своей истори (не ровно столько же, но близко к тому). Например, в нашей Галактике Млечный путь известно около 150 шаровых звездных сколплений. Не все из них являются бывшими ядрами галактик, но некоторая пропорциональная часть (предположим, что - половина). В галактике Андромеды нам известны 400 шаровых скоплений, хотя вероятно, что их немного больше - до пятисот. А в эллиптической галактике UGC 10143 астрономы насчитали порядка 20 тысяч шаровых звездных скоплений - в 40 раз больше, чем в самой крупной галактике Местной Группы Галактик.
Глядя на галактику UGC 10143 приходится удивляться тому, насколько насыщенной бывает жизнь некоторых галактик.
В 2010 году в этой галактике вспыхнула сверхновая звезда, предположительно II типа, но, к сожалению, астрономы пропустили это событие, и свидетельство этой вспышки было обнаружено сильно позже - на архивных фотоснимках Ликской обсерватории, сделанных примерно неделю спустя после максимума вспышки, и звезда уже почти угасла до уровня шумов и помех. Надеяться на скорую вспышку еще одной сверхновой не приходится - в спиральных галактиках они могут быть частыми, особенно на излете очередной волны активного звёздообразования. А в эллиптических галактиках звездообразование сошло на нет - здесь только старые звезды, которые медленно тлеют, но сверхновыми вспыхивают крайне редко. А молодым короткоживущим гигантам, завершающим свой звездный путь вспышкой сверхновой, здесь взяться не из чего - нет в этой галактике достаточного количества водорода - кончился. Разве что, пыль осталась. Но и той немного. Поэтому никаких, характерных для спиральный ветвей, темных пылевых полос в эллиптических галактиках как правило нет. В лучшем случае на фоне сияния этого звездного шара можно заметить лишь самые неуловимые неоднородности, но и те с течением времени рассеяться - покинут пределы этого звездного города - стерильного как больничная палата, где ни один из пациентов никогда не будет выписан.
Впрочем, такая безрадостная перспектива ждет всю нашу Вселенную, если в ней ничего не изменится. Но разве не для того в ней возникла жизнь, чтобы появился шанс переписать несколько скучный финал вселенской истории, или вовсе избавить её от какого бы то ни было однозначного финала.
Фрагмент эллиптической галактики UGC 10143 и кластера Abell 2147. Космический Телескоп имени Эдвина Хаббла
Выспаться, провести генеральную уборку, посмотреть все новые сериалы и позаниматься спортом. Потом расстроиться, что время прошло зря. Есть альтернатива: сесть за руль и махнуть в путешествие. Как минимум, его вы всегда будете вспоминать с улыбкой. Собрали несколько нестандартных маршрутов.
Звездные войны: Сказания об Империи (Star Wars: Tales of the Empire) от Disney+, 1 сезон. 2024г.
Мстительная девушка и бывший джедай путешествуют по безжалостной Галактической Империи в разные эпохи, их разные решения определяют их судьбы в быстро меняющейся галактике.
Кажется было такое популярное музыкальное шоу. Но сейчас речь об исполинских газовых шарах, крайне горячих, в которых сосредоточена значительная часть вселенского вещества, и внутри которых это вещество эволюционирует, обретая очень широкое разнообразие, охватывая чуть ли не половину периодической таблицы Менделеева. О таких звездах наш разговор, а не о каких-то других, хотя есть вненаучная идея о том, что душа, проходящая школу взросления в человеческом теле, когда-то была лишь атомом, но пройдя большую часть своей духовной эволюции — через миллионы воплощений — станет звездой...
Но вернемся к астрономии.
В предыдущем рассказе я уже говорил об относительно близкой к нам галактике M100, которую сфотографировал любитель астрономии Drew Evans, попав со своим прекрасным снимком на титульную страницу сайта APOD — Astronomy Picture of the Day 2 мая этого года. В галактике M100 был отмечен довольно высокий темп звёздообразования и многочисленные вспышки сверхновых звезд.
Сегодня мировая общественность уже обсуждает другую, но в чем-то похожую галактику — UGC 9684, и кое-где в заголовках статей упоминается вот такая о ней метафора: "A Star Forming Factory". Внимание приковано к снимку, отнюдь, уже не любительскому. Сфотографировал эту спиральную галактику космический телескоп имени Хаббла — любителям она недоступна. Или, как минимум, любителям не удалось бы запечатлеть её в таких подробностях.
Продвинутый любительский снимок галактики UGC 9684. Её полная яркость соответствует блеску карликовой планеты Плутон — это просто к сведению.
Прежде всего, что за странное обозначение — UGC 9684?
Неравнодушные к небу люди хорошо представляют себе каталог Шарля Мессье — французского ловца комет XVIII века. Шарль сделал великое дело — он впервые собрал в одной таблице все объекты непонятной природы, большинство их которых имели диффузный облик. В него попали туманности, звездные скопления различных типов, галактики, а номера всех объектов этого каталога сопровождались латинской буквой "M". Но астрономы не осознавали всей пропасти различий между этими космическими образованиями.
Дело Шарля Мессье продолжил Уильям Гершель, а позже его сын Джон Гершель — охват этих новых каталогов превосходил работу Мессье в десятки раз, но по структуре они оказались неудобны, и сейчас мы о них лишь иногда вспоминаем, но никогда не пользуемся. Дело исправил Джон Дрейер, переработав наследие Гершелей и добавив в него тысячи вновь открытых объектов. Так появился Новый Общий Каталог — NGC, ставший классическим — он по сей день используется и профессионалами и любителями, имеет ряд дополнений (IC — Индекс Каталог, ориентированный на объекты южного небесного полушария, исторически менее изученного). Но среди 14 тысяч объектов по прежнему не было морфологической разницы — здесь на равных правах присутствовали и туманности, и скопления звезд, и галактики. В прочем, в XIX веке любой астроном с удивлением переспросил бы Вас: "Что? Какие-такие галактики?!"
Астрономы, создатели каталогов диффузных космических объектов (слева направо): Шарль Мессье, Уильям Гершель (отец), Джон Гершель (сын), Джон Дрейер
Очевидно, что новое время требовало создания новых каталогов.
UGC — один из таких фундаментальных каталогов, который собрал в себе только галактики, но только северного полушария.
UGC расшифровывается как Уппсальский Общий Каталог (галактик). Он создан сотрудниками Уппсальской Обсерватории (Швеция), но во многом опирается на фотографический обзор Паломарской Обсерватории (США) и "Каталог Галактик и их скоплений" швейцарского астронома Фрица Цвикки. UGC содержит без малого 15 тысяч галактик северного неба, интегральная яркость которых превышает 14,5 звездную величину.
Галактика, о которой сегодняшний рассказ, как раз близка к пределу яркости для каталога UGC. Её интегральный блеск составляет 14,4m — на самом краю видимости карт Паломарского Обзора. Любительскими средствами такую галактику красиво не заснять.
Но телескоп имени Хаббла может.
Что же он там увидел? Давайте тоже посмотрим.
На первый взгляд — обычная спиральная галактика, расположенная в созвездии Волопаса (вблизи направления на северный полюс Млечного пути, а это значит, что оттуда наша Галактика была бы видна практически плашмя). Она весьма далёкая — 250 млн.световых лет (впятеро дальше, чем M100 — о которой предыдущий рассказ), и в 100 раз дальше Галактики Андромеды, которая самая близкая к нам. А по размерам галактика UGC 9684 практически как M100 и как Млечный путь — это всё галактики примерно равных весовых категорий. Галактику Андромеды (M31) можно отнести к той же категории.
Но есть и некоторые отличительные особенности. UGC 9684 — галактика с "баром", или — с перемычкой. У Млечного пути такая есть. У М100 и M31 перемычки нет. И если вы посмотрите на спиральные ветви UGC 9684, то они обнаруживают довольно спутанную структуру в средней части галактического диска — неотчетливо выражены. Но есть и внешние спиральные ветви — тусклые, но размашистые. Выглядит это так, как-будто яркая и плотная по структуре спиральная галактика погружена в более объемную, но разреженную, и тоже спиральную галактику — Галактика-матрешка.
Есть предположение, что внешние спиральные ветви начали формироваться гораздо позже внутренних, и являются очень молодой частью галактики UGC 9684. Дело в том, что у каждой спиральной галактики есть хорошо видимая часть: ядро, балдж (сфероидальное уплотнение, окутывающее ядро галактики), спиральные ветви, перемычка между ветвями и ядром (если она вообще есть). Но есть и невидимая часть галактики — огромное сфероидальное гало — словно гигантский пузырь, окружающее всю галактику, и превышающее её по размеру в несколько раз. Вот так просто — на фотографии — галактическое гало не увидеть. Но сверхчувствительные фотометры выявляют его наличие практически у всех спиральных галактик.
Что содержится в гало?
Прежде всего — водород. Много водорода. Может оказаться так, что в гало столько же водорода, сколько в галактическом диске — в спиральных ветвях, ядре и балдже — в виде туманностей и в составе звезд. Фактически, галактическое гало — это как еще одна галактика, только непроявленная. А еще в гало блуждают редкие звезды. Плотность звёздного населения в галактическом гало довольно низкая, но ведь гало большое, и в итоге получается, что ощутимая часть звезд каждой спиральной галактики (от 10 до 30%) может находиться в Гало. И еще здесь же пролегают орбиты шаровых звёздных скоплений, которых не так много — несколько сотен или тысяч в каждой из галактик. Многие из таких скоплений являются остатками ядер тех галактик, которые слились и образовали ту, которую мы сейчас наблюдаем. Можно просто пересчитать шаровые скопления в некоторой галактике, и узнать приблизительное количество галактических слияний в её истории. Но конечно, наполненность гало у каждой спиральной галактики очень разная.
Судя по всему, у галактики UGC 9684 гало имеет значительный потенциал звёздообразования, и прямо на наших глазах из него рождается второй ярус спиральный ветвей. Это примерно как крупный мегаполис разрастается новыми микрорайонами вокруг своей кольцевой автодороги (это намек на всем известный город России).
Что послужило толчком для пробуждения столь бурного роста звездного населения — именно это и пытаются узнать астрономы, работающие с телескопом имени Хаббла. Плюс к тому, их озадачило то обстоятельство, что только за последние 18 лет в этой галактике вспыхнули 4 сверхновые звезды — в 2006, 2012, 2017, 2020. И конечно, теперь на эту галактику посматривают из Млечного пути очень часто, чтобы не пропустить еще одну сверхновую, потому что такая пулемётная очередь из сверхновых не может быть случайностью. Жаль лишь, что раньше сюда не смотрели — технических средств не было, да и как угадать, в какой из десятков тысяч доступных для наблюдений галактик происходит прямо сейчас нечто интересное... (хотя, выражение "прямо сейчас" тут вряд ли уместно).
Я упомянул о том, что гало спиральных галактик практически прозрачно и почти никак себя не выдает — сквозь него мы видим все, что происходит за ним. Но и спиральные ветви тоже — как легкая вуаль, почти не задерживают свет более далеких галактик. Конечно, в них достаточно пыли, но не настолько, чтобы быть преградой для излучения еще более далеких галактик. Посмотрите, как сквозь спиральные ветви галактики UGC 9684 прекрасно видны еще более далекие звездные города.
Они существенно отличаются по цвету — отчетливо оранжевые. Это, друзья, то самое красное смещение, которое свидетельствует о тотальном расширении Вселенной. Удаляющиеся от нас объекты шлют нам свои лучи в растянутом, как гармошка или пружина — виде. Частота этого излучения пониженная (длинна волны, соответственно, увеличенная), а значит само излучение смещено в красную сторону спектра. На таких расстояниях и спектрограф не нужен — все очевидно. 100 лет назад Эдвин Хаббл и его современники измеряли едва заметное смещение основных линий поглощения в галактических спектрах, и из с трудом наблюдаемого эффекта сделали грандиозные выводы. Но сейчас наблюдательная астрономия достигла такого рубежа, на котором красное смещение видно просто на фотокарточке глазом — галактика красная? — значит быстро удаляется, значит находится очень далеко от нас.
Можно иным способом прикинуть, насколько далеки те оранжево-красные звездные города. Примерно во столько раз они дальше, во сколько раз меньше по видимому размеру, чем галактика UGC 9684. Конечно, все галактики разные, и рассуждая так мы рискуем ошибиться в пару-тройку раз, но — не на порядок. К тому же, размер этой галактики, как и размер Млечного пути — 100 тысяч световых лет — довольно характерен для спиральных звёздных островов. А если какая-то галактика существенно меньше, то она и видна хуже — скорее всего с такой величиной красного смещения мы бы её и не увидели на этом фото.
По измерению красного смещения, галактика UGC 9684 удаляется от нас со скоростью порядка 5 тысяч километров в секунду. Скорости удаления галактик, видимых за ней существенно выше — в десятки раз.
По оценочным расчетам ученых, в галактике UGC 9684 — какой мы её сейчас видим — рождается в среднем одна звезда солнечной массы за несколько лет. Это довольно высокий темп звездообразования для спиральной галактики соответствующего размера. Но чтобы раз в несколько лет вспыхивала одна сверхновая (массой в несколько солнц), в прошлом темп звездообразования должен был бы быть существенно более высокий. Что же такое произошло там несколько сот миллионов лет назад? — это пока для астрономов загадка. Одним из наиболее понятных механизмов, активизирующих процесс рождения новых звезд, является слияние галактик. Но, возможно, в жизни каждой галактики есть какие-то дополнительные ритмы и циклы, влияющие на рождение и гибель звезд. Это и предстоит узнать.
Снимок спиральной галактики UGC 9684, запечатленный космическим телескопом имени Эдвина Хаббла. Опубликован 6 мая 2024 года.
Созвездие (Constellation) от Apple TV+, 1 сезон. 2024г.
Когда на борту Международной космической станции происходит авария со смертельным исходом, женщина-астронавт в одиночку возвращается на Землю, но узнаёт, что всё самое важное в ее жизни, в том числе ее юная дочь, изменилось.
Скафандры EVA — Extra vehicular Activity (в переводе внекарабельная деятельность) предназначены для выхода в открытый космос с борта Crew Dragon в рамках программы Polaris, что может состоятся уже очень скоро.