Три снимка с космического телескопа NASA Spitzer показывают пары галактик в наивысшей точке их космических слияний. Хотя галактики и кажутся в это время разделенными, гравитация их притягивает друг к другу, и вскоре они объединятся, чтобы сформировать новые слившиеся галактики. И некоторые слившиеся галактики будут продолжать процесс роста, который растянется на миллиарды лет. Однако в других галактиках слияние будет запускать процессы, которые в конечном итоге остановят образование новых звезд, что станет причиной замедления развития галактик и преждевременной их смерти.
Сталкивающаяся пара галактик Arp 86, состоящая из NGC 7752 (в центре) и NGC 7753 (вверху справа). © NASA / JPL-Caltech
В ближней к нам вселенной лишь несколько процентов галактик находятся сейчас в процессе слияния, но 6-10 миллиардов лет назад слияния галактик были более распространенным явлением. И эти процессы в значительной мере сформировали наш нынешний галактический ландшафт. Уже более десяти лет ученые осуществляют проект Great Observatories All-sky LIRG Survey (GOALS). В рамках этого проекта они исследовали близлежащие галактики, чтобы подробнее изучить детали слияний галактик и использовать их в качестве локальных лабораторий для понимания более раннего периода в истории Вселенной. Исследование было сосредоточено на 200 близлежащих объектах, включая множество галактик на разных стадиях слияния. На снимках показаны три из таких целей, снятые космическим телескопом Spitzer.
На этих изображениях цвета соответствуют разным длинам волн инфракрасного света, которые незаметны для человеческого глаза. Синий соответствует длине волны 3,6 мкм, а зеленый - 4,5 мкм - обе длины волны интенсивно испускаются звездами. Красный - 8,0 микрон - это длина волны, излучаемая в основном пылью.
Сливающаяся система VII Zw 96, состоящая из NGC 6786 (справа) и UGC 11415 (слева). © NASA / JPL-Caltech
Одним из наиболее важных процессов, ответственных за внезапное прекращение образования звезд в объединившейся в результате слияния галактике, является перенасыщенная черная дыра. В центре большинства галактик находится сверхмассивная черная дыра - массивный объект с миллионами или даже миллиардами солнечных масс. Во время галактического слияния газ и пыль направляются в центр галактики, где могут способствовать образованию новых звезд и являются пищей для центральной черной дыры.
Но такое внезапное увеличение активности (называемое звездообразованием) может создать и очень нестабильную среду. Ударные волны или сильные ветры от растущей черной дыры могут проноситься сквозь галактику, сдувая большое количество газа и останавливая образование звезд. При этом достаточно сильные или повторяющиеся потоки могут вообще отнимать у галактики способность образовывать новые звезды.
Сливающаяся пара галактик Arp 302, также известная как VV 340. © NASA / JPL-Caltech
Связь между слияниями, вспышками звезд и активностью черной дыры сложна, и ученые все еще работают над ее полным пониманием. Одна из недавно слившихся галактик стала предметом детального исследования в обсерватории W. M. Keck на Гавайях. В исследовании ученые проекта GOALS искали галактические ударные волны, генерируемые центральным активным ядром галактики, чрезвычайно ярким объектом, питаемым сверхмассивной черной дырой, поглощающей вещество. Отсутствие сигнатур ударных волн говорит о том, что роль активных ядер галактик в формировании роста галактик во время слияния не настолько уж и однозначна.
Объединяющиеся галактики в ближней вселенной представляются особенно яркими для наблюдения с помощью инфракрасных обсерваторий, таких как Spitzer. Исследования GOALS также основывались на наблюдениях выбранных целевых галактик другими космическими обсерваториями, включая Hubble и Chandra, космический телескоп Herschel Европейского космического агентства, а также наземных наблюдениях, в том числе и обсерваториями Keck, Very Large Array Национального научного фонда и Atacama Large Millimeter Array.
2
