Объект Хога. Загадка идеального космического кольца⁠⁠

Иногда среди бесчисленного множества галактик встречаются объекты, которые выглядят так, будто их нарисовали художники, а не сформировали законы физики.
Мы привыкли к тому, что галактики бывают спиральные, эллиптические, неправильные.
У каждой формы есть своя логика, своя история, понятный набор процессов.
Где-то слияния, где-то гравитационные взаимодействия, где-то просто постепенная эволюция.
В целом картина более-менее складывается. Но иногда появляются объекты, которые в эту картину не просто не вписываются, они будто вообще из другой категории.
Кольцевые галактики как раз из этой братии. Они редкие сами по себе, и уже этим привлекают внимание. Но дело даже не в редкости. Их форма выглядит слишком аккуратной, почти геометрической. Как будто кто-то взял и вырезал идеальное кольцо. И среди них есть один объект, который умудряется выделиться даже на этом фоне. Объект Хога.

Эта галактика находится примерно в 600 миллионах световых лет от Земли, в созвездии Змеи. Его открыл в 1950 году астроном Артур Хог, и с тех пор эта галактика регулярно возвращается в обсуждения, и не потому что она самая большая или самая яркая, а потому что она слишком правильная.

В центре яркое жёлтоватое сферическое ядро, в котором собрались в основном старые звёзды. Вокруг него почти идеально круглое кольцо из молодых, голубоватых звёзд. А между центром и кольцом заметный, ощутимый промежуток, как будто кто-то аккуратно «вырезал» внутреннюю часть. Такое сочетание делает объект уникальным.
В отличие от обычных спиральных галактик, здесь нет рукавов, нет перемычек, нет выраженного диска. В отличие от эллиптических - структура явно двухкомпонентная, отдельное ядро и отдельное кольцо. Но особенно впечатляет симметрия. Большинство галактик, выглядят немного «побитыми жизнью». Где-то вытянуты, где-то перекошены, где-то видно что их недавно кто-то гравитационно потрогал. Это нормально, Вселенная не стерильное место.

Чтобы понять, почему Объект Хога такой странный, нужно разобраться, откуда кольцевые галактики вообще берутся.
Спойлер: их происхождение почти всегда связано с драматическими событиями. А именно с галактическими столкновениями.
Представьте себе обычную дисковую галактику: газ, звёзды, спиральные рукава. И вот через её центр, почти перпендикулярно, проходит меньшая галактика. Этот эффект астрономы иногда называют «проколом». Звёзды при этом почти не сталкиваются, расстояния между ними огромные. Это гравитационный удар, который распространяется по диску.
Гравитация начинает делать свою работу, происходит резкое возмущение, газ и вещество в диске «встряхиваются», от центра прокола начинает расходиться волна плотности. Прямо как круги по воде, если бросить камень. В этой волне газ сжимается, и именно там начинается активное звёздообразование. Так появляется яркое кольцо из молодых голубых звёзд.
Со временем эта волна уходит дальше наружу, а внутренняя часть может частично опустеть или потерять прежнюю структуру. И вот у нас есть классическая кольцевая галактика. Причём обычно всё это видно довольно хорошо. Например рядом болтается галактика, которая всё это устроила, структура слегка перекошена, есть следы взаимодействия. И это логично. Сильное гравитационное событие редко проходит аккуратно. Оно оставляет следы: вытянутые хвосты, асимметрию, остаточные структуры.

Например, галактика Колесо Телеги, почти учебниковый случай. Там видно и кольцо, и последствия, и намёк на «виновника». Галактики - компаньоны находятся рядом не случайно. По их скоростям, траекториям и положению астрономы реконструировали, что одна из них когда-то прошла через центр основной галактики. Не «врезалась» в привычном смысле, а именно пролетела сквозь. Кстати, плотность звёздообразования в кольце там настолько высокая, что по сути это один из самых активных регионов такого типа среди известных галактик. То есть это не просто красивый эффект, а реально экстремальная среда, где за относительно короткое время рождается огромное количество звёзд. В этом смысле Колесо Телеги не просто пример формы, а пример того, как одно событие может радикально «перезапустить» целую галактику.

Галактика AM 0644-741 ещё один классический пример. Здесь тоже заметны признаки взаимодействия, но симметрия уже не такая идеальная. Здесь кольцо есть, оно яркое, заметное, но если присмотреться, оно не такое ровное, как у Колеса Телеги. Где-то плотнее, где-то тоньше, местами как будто слегка «смято». И вот эти неровности как раз важные детали.
Они показывают что система не просто пережила событие, а пережила его несимметрично. Возможно, удар был не строго через центр, возможно, вмешалось сразу несколько гравитационных факторов. В результате кольцо получилось не «чистым», а с перекосами, с внутренними неоднородностями. И на этом фоне ещё сильнее чувствуется, насколько странно выглядит Объект Хога, потому что у него этих «шрамов» просто нет. Всё выглядит слишком спокойно, слишком аккуратно.

Кстати да, на известном снимке можно заметить маленькую «точку» внутри кольца, чуть выше центра. Многие думают, что это часть структуры. Для удобства прикреплю еще раз фото этой галактики, чтобы не скролить наверх.

Но нет. Это вообще другая галактика. Просто гораздо более далёкая, случайно оказавшаяся на той же линии зрения. Мы видим её сквозь «окно» между ядром и кольцом. Красивое совпадение, но к самой системе оно отношения не имеет. Известно о ней не так много, даже названия определённого у неё нет. Это тоже кольцевая галактика (или по крайней мере галактика с кольцевой структурой). Она намного дальше Объекта Хога, и стала известной именно благодаря удачному совпадению на снимке Хаббла.

То есть сама галактика остаётся в изоляции, без очевидного нарушителя, без явных следов катастрофы. Можно конечно сказать: столкновение было давно, всё уже сгладилось. Но тогда возникает следующий вопрос - а откуда такая идеальная геометрия? Даже если предположить, что столкновение произошло очень давно и следы уже сгладились, всё равно трудно объяснить столь правильную геометрию. Кольцо почти идеально круглое. Центр расположен точно посередине. Нет заметного смещения или перекоса. Для системы, пережившей гравитационный «удар», это подозрительно красиво.
Ещё один странный момент, возраст звёзд. Ведь если посмотреть на спектр, картина становится ещё интереснее. Центральная часть это старые звёзды, кольцо заметно более молодые. То есть кольцо сформировалось позже, А значит, был какой-то процесс, который «включил» звёздообразование именно там и именно после формирования ядра.

Так что же говорят учёные? Есть 4 гипотезы о происхождения Объекта Хога.
1. Всё-таки столкновение, просто очень давнее. Следы стерлись, система «успокоилась».
2. Когда-то в галактике была перемычка (бар), которая перераспределила вещество, а потом исчезла.
3. Аккреция газа извне, постепенное накопление внешнего газа, из которого сформировалось кольцо.
4. Сложные динамические эффекты, связанные с распределением массы и тёмной материи.
Но проблема в том, что ни одна из этих гипотез не объясняет всё сразу. Каждая закрывает часть вопросов, но оставляет другие. И самое главное, ни одна из них не отвечает на главный вопрос до конца, - почему всё это привело именно к такой геометрии.