Столкновение Млечного Пути и галактики Андромеды


Модель столкновения

Как и при всех таких столкновениях, маловероятно, что объекты вроде звёзд, содержащихся в каждой галактике, действительно столкнутся друг с другом из-за малой концентрации вещества в галактиках и крайней удалённости объектов друг от друга. К примеру, ближайшая к Солнцу звезда, Проксима Центавра, находится на расстоянии примерно в 4,22 светового года от Земли, что в 277 000 раз больше расстояния от Земли до Солнца. Для сравнения: если бы Солнце было размером с монету диаметром в 2,5 сантиметра, то ближайшая монета/звезда находилась бы на расстоянии 718 километров.

Исходя из расчётов, звёзды и газ галактики Андромеда будут видны невооружённым глазом примерно через три миллиарда лет[5]. В результате столкновения галактики в течение примерно одного—двух миллиардов лет сольются в одну гигантскую галактику. Для новообразованной галактики предлагались различные названия, к примеру Млекомеда.

Столкновение галактики Андромеды и Млечного пути

Астрономы предупреждают, что вероятно в будущем произойдёт столкновение нашей галактики и Андромеды. Такие прогнозы сделаны на основе наблюдений за их движением. Андромеда постоянно движется в направлении Солнца. Учёные даже высчитали скорость этого движения. Она равна 300 км в секунду. Правда, они до сих пор не пришли к единому мнению о том, что ждёт галактики в будущем. Возможно, скорость увеличится. Или, наоборот, уменьшится. А возможно, останется постоянной и столкновения не избежать. Тогда, по расчётам, произойдёт оно примерно через семь миллиардов лет.

Столкновение галактик

Если, все таки, это произойдёт, то Андромеда поглотит Млечный путь. Так возникнет новая метагалактика. А Солнечная система изменит своё положение. Скорее всего, удалится на несколько тысяч световых лет от центра галактики.

Забавно, но учёные уверяют, что при таком раскладе, на Земле ничего не изменится. Конечно, кроме космического расположения и окружающих объектов.

Вероятно, что со временем мы узнаем о галактике Андромеда больше информации. Ведь учёные занимаются её изучением и исследованием. Тем более это очень интересно.

Вероятность столкновения

В данный момент точно не известно, произойдёт столкновение или нет. Радиальная скорость галактики Андромеды относительно Млечного Пути может быть измерена с помощью изучения доплеровского смещения спектральных линий от звёзд галактики, но поперечная скорость (или «собственное движение») не может быть прямо измерена. Таким образом, известно, что галактика Андромеды приближается к Млечному Пути со скоростью около 120 км/с, но произойдёт ли столкновение или галактики просто разойдутся, выяснить пока нельзя. На данный момент, наиболее точные косвенные измерения поперечной скорости показывают, что она не превышает 100 км/с[6]. Это предполагает, что по крайней мере гало тёмной материи двух галактик столкнутся, даже если не произойдёт столкновения самих дисков. Запущенный Европейским космическим агентством в 2013 году космический телескоп Gaia измерит местоположения звёзд галактики Андромеды с достаточной точностью для установления поперечной скорости[2][7].

Фрэнк Саммерс из Научного института космического телескопа создал компьютерную визуализацию предстоящего события, основанную на исследовании профессора Криса Мигоса из Case Western Reserve University и Ларса Хернквиста из Гарвардского университета[8].

Согласно опубликованным в сентябре 2014 года данным, по одной из моделей, через 4 миллиарда лет Млечный Путь «поглотит» Большое и Малое Магеллановы Облака, а через 5 миллиардов лет сам будет поглощён Туманностью Андромеды.[9]

Такие столкновения — относительно обыкновенное явление: туманность Андромеды, к примеру, столкнулась в прошлом по крайней мере с одной карликовой галактикой[10], как и наша Галактика.

Что произойдёт, когда Млечный Путь и Андромеда столкнутся?

Ряд звёзд будут выброшены из галактик, другие будут уничтожены, а некоторые поглощены сливающимися сверхмассивными чёрными дырами. При этом будет нарушена красивая спиральная структура обеих галактик и на их месте сформируется новая, гигантская, эллиптическая галактика, которую можно назвать, например, Млекомеда. Но, как бы ужасно это не звучало, такого рода процесс на самом деле является естественной частью эволюции галактик. Астрономы знают об этом приближающемся столкновении уже на протяжении нескольких лет. Их выводы основаны на направлении и скорости движения нашей Галактики и галактики Андромеды.

Некоторые галактики во Вселенной находятся на орбите вокруг общего центра масс. Зачастую в таких системах имеется одна гигантская и несколько спутниковых галактик. В других случаях, направление движения одной галактики может совпасть с орбитой другой галактики. При этом их столкновение может привести к слиянию галактик, при условии, что ни одна из них не обладает достаточным импульсом, чтобы продолжить движение в первоначальном направлении. Если одна из сталкивающихся галактик гораздо больше второй, то в большинстве случаев она сохранит свою форму, в то время как меньшая галактика будет разорвана и станет частью более крупной галактики.

Астрономы часто наблюдают такие столкновения и Андромеда, как считается, уже сталкивалась по крайней мере с одной галактикой в далёком прошлом. Несколько карликовых галактик (таких как, например, карликовая эллиптическая галактика в Стрельце) также поглощались нашей Галактикой.

Тем не менее, использовать слово “столкновение” в данной ситуации будет не совсем корректно, поскольку чрезвычайно разреженная межзвёздная среда в галактиках означает, что реальные столкновения звёзд или планет крайне маловероятны.

В 1929 году Эдвин Хаббл показал, что далёкие галактики отдаляются от Млечного Пути. Спектрографические измерения света, идущего от Андромеды, показали, что в отличии от большинства галактик, которые наблюдались с начала 20-го века, галактика Андромеды приближается к нам. В 2012 году исследователи установили, что Млечный Путь и Андромеда приближаются друг к другу со скоростью порядка 110 км/сек (68 миль/сек).

Таким образом столкновение произойдёт примерно через 4 миллиарда лет. Проведённые исследования также показали, что M33 или Галактика Треугольника – третья по величине галактика Местной группы, также будет участвовать в этом процессе. По всей вероятности, M33 станет спутником Млекомеды, а затем спустя ещё какое-то время сольётся с ней.

При столкновении галактик, крупные галактики поглощают более мелкие целиком. Но когда галактики схожи по своему размеру – как Млечный Путь и Андромеда – столкновение приводит к разрушению их структуры. Поэтому Млекомеда в конечном счёте станет гигантской эллиптической галактикой без заметно выраженной спиральной структуры.

Столкновения также приводят к формированию небольшого количества звёзд, самые горячие и молодые из которых взорвутся как сверхновые, и всё, что останется так это более старые и более холодные красные звёзды, продолжительность жизни которых намного больше. Вот почему в гигантских эллиптических галактиках почти отсутствуют процессы звездообразования.

Несмотря на то, что галактика Андромеды насчитывает около 1 триллиона звёзд, а Млечный Путь – около 300 миллиардов, шанс столкновения двух звёзд ничтожно мал из-за огромных расстояний между ними. С большей вероятностью они будут выброшены за пределы новой галактики в результате слияния сверхмассивных чёрных дыр, находящихся сейчас в центрах Млечного Пути и Андромеды.

Но к счастью, а может и к сожалению, мы с вами не станем свидетелями этого удивительного процесса.

Возможные последствия столкновения для Солнечной системы

Проявления этого столкновения будут происходить крайне медленно и могут быть вообще не замечены с Земли невооружённым глазом. Вероятность какого-либо непосредственного воздействия на Солнце и планеты мала. Но с другой стороны не исключено, что во время столкновения Солнечная система силами гравитации будет целиком выброшена из новой галактики и станет странствующим межгалактическим объектом. Это не вызовет негативных последствий для нашей системы, если не считать постепенного исчезновения красивого звёздного неба. От межгалактической радиации, возможно, сможет защитить нас магнитосфера Солнца. Вероятность вылета из диска Млечного Пути во время первого этапа столкновения сегодня оценивается в 12 %, а вероятность захвата Андромедой в 3 %[11][12]. К тому времени гораздо большее значение для жизни на Земле будет иметь эволюция Солнца и последующее превращение его в красный гигант через 5—6 миллиардов лет.

Основные черты Андромеды

Спиральная галактика Андромеды, в прошлом известная как туманность Андромеды или М31 (31-й номер по известному каталогу Мессье) — самый знаменитый из «звездных островов». Кроме всеобщего внимания, характерного для очередного «самого-близкого-большого-крутого» космического объекта, М31 выделяется еще и научной ценностью. Ведь существует мало галактик, в которых можно разглядеть миллионы отдельных звезд, пусть даже сквозь мощные телескопы. А еще меньше таких, которые приближаются к нам со скоростью около 110 км/с, как это делает Андромеда.

Галактика Андромеды. Снимок программы WISE

Кроме того, до поры до времени образ нашего дома, Млечного Пути, «рисовали» с Андромеды. Наша галактика пусть и меньше по размаху, но не намного легче, и М31 воспринималась как «зеркало» Млечного Пути. С развитием астрономии, когда ученые стали видеть и понимать больше, миф развеялся. Оказалось, что Млечный Путь и Андромеда принадлежат к разным подклассам спиральных галактик, да и рисунок их рукавов порядком отличается. Но все же они имеют много общего — например, «страсть» к поглощению своих карликовых галактик-спутников. Внутреннее устройство у них также похоже.

Но обо всем по порядку. Дабы лучше представить образ соседки Андромеды, рассмотрим основные ее детали — а чтобы не потеряться, сравним их с параметрами собственной галактики.

Класс галактики

Галактика Андромеды — типичная галактика класса Sb по классификации Хаббла. Это значит, что она выглядит как спираль, линии-рукава которой равномерно распределены вокруг шарообразного балджа — центральной яркой части галактики, полной ярких старых звезд. Млечный Путь же сегодня воспринимается как галактика класса SBbc — спиральная галактика с перемычкой. Разница между нашим «звездным островом» и М31 заключается как раз в перемычке — эта часть отходит от краев балджа и соединяет его с рукавами.

Вы можете посмотреть и сами на то, что видят ученые. Изображение ниже состоит из около 600 миллионов пикселей, это крупнейшее и наиболее подробное изображение M31, которое охватывает всю галактику. Разрешение снимка 48327x12185px, а размер 717,2 Mb. Смотреть лучше всего в полноэкранном режиме!

Что правда, есть данные, что Андромеда тоже может обладать перемычкой. Доказательства предоставила программа исследования космоса в инфракрасном диапазоне «2MASS» (от англ. «2 Micron All-Sky Survey», «исследование всего неба в [световом] диапазоне 2 микронов»). Она показала, что балдж галактики Андромеды, скрытый газопылевыми облаками от всего, кроме инфракрасного излучения, имеет квадратную форму, чего вполне достаточно, чтобы считаться галактикой класса SB.

Но и без учета перемычки туманность Андромеды отличается от Млечного Пути. Рукава ее спирали отстоят дальше друг от друга, чем у нашей галактики. И хотя их линии редко обладают идеально-ровной формой, в галактики МЗ1 некоторые рукава сильно искажены. Это «пробоины» от галактики меньших размеров, которая пролетела сквозь диск Андромеды. Такие события нередки для нашей соседки — 10 миллиардов лет назад она сформировалась с нескольких протогалактик, и за время своего существования поглотила минимум три своих спутника.

Размеры галактики

В нашей статье о разнообразии галактик Вселенной мы упоминали о том, что существует сразу несколько факторов, определяющих масштабы того или иного «звездного острова». Газопылевой и звездный диски двух галактик могут иметь различные масштабы и концентрацию — соответственно, стоит учитывать не только линейные размеры, но и общее количество звезд. Не менее важным фактором в судьбе галактики является ее масса. Галактика туманность Андромеды обгоняет нашу по всем трем параметрам, однако степень ее превосходства разнится.

Сравните: Млечный Путь, галактика Андромеды и расстояние между ними

  • Самая заметная и неоспоримая характеристика — это размах диска галактики. В М31 он простирается на 110 тысяч световых лет от центра. Это около 4 раз больше, чем у Млечного Пути: он может похвастаться только скромными 26 тысячами с.л. радиуса. И хотя существуют «звездные острова» в сотни раз больше Андромеды, она остается самой большой в местной группе галактик.
  • Другой фактор — это количество звезд. В галактике Андромеды, которая находится на удалении и хорошо видна, их подсчитать легче, чем в Млечном пути: приблизительное число достигает 1 триллиона звезд, что равно 1012 светил. Это лишь минимальная оценка — Андромеда находится в полуразвороте относительно Земли, некоторые звезды Млечного Пути закрывают ее части, и даже на самых детальных снимках среднего размера светила занимают 1-2 пикселя. Наша галактика тут отстает не так сильно, как в размахе — количество звезд Млечного Пути сегодня оценивается в 400 миллиардов.
  • Похожая ситуация с массой Андромеды. Так как больше 95% вещества любой галактики составляет темная материя, ее процентную долю принято считать примерно одинаковой — следовательно, масса галактики должна коррелировать с массой видимых звезд и газа. Галактика Андромеды охватывает 1,5 триллиона масс Солнца — число в переводе на обычные измерения выглядит как 2900000000000000000000000000000000000000000 килограмм! Но Млечный Путь не уступает соседке — его масса составляет от 0,8 до 1,5 триллиона масс Солнца.

Галактика Андромеды в ультрафиолете. Комбинированный снимок.

Точные цифры на современном этапе развития науки остаются неизвестны. Дело в том, что массу планет, звезд и астероидов можно более-менее точно определить, наблюдая за их вращением относительно друг друга, а затем используя гравитационные законы. У Андромеды есть спутники, по которым можно было бы совершить вычисления — но нужны тысячи лет, чтобы определить их орбиту. Галактика пока что наблюдается не настолько долго. Поэтому астрофизикам только и остается что делать допущения.

Примечания

  1. Как столкнутся Андромеда и наш Млечный Путь
  2. 12
    Hazel Muir, «Galactic merger to ‘evict’ Sun and Earth, «
    New Scientist
    4 May 2007
  3. Astronomy, June 2008, page 28, by Abraham Loeb and T.J.Cox
  4. Andromeda Galaxy May Steal Our Solar System From Milky Way. Архивировано 16 марта 2012 года.
  5. Young, Kelly
    . Galactic collision — a taste of things to come?,
    New Scientist
    (26 августа 2006).
  6. Abraham Loeb, Mark J. Reid, Andreas Brunthaler, and Heino Falcke The Astrophysical Journal, 633
    :894-898, November 10 2005
  7. Gaia DPAC. (англ.)
  8. Hubblesite Newscenter:
    Hubble Astronomer Creates Spectacular Galaxy Collision Visualization for the National Air and Space Museum
  9. Астрофизики вновь предрекли смерть Млечному Пути: Космос: Наука и техника: Lenta.ru
  10. «Andromeda involved in galactic collision» MSNBC 10:38 a.m. PT 29 January 2007
  11. Cain, Fraser.
    When Our Galaxy Smashes Into Andromeda, What Happens to the Sun?.
    Universe Today
    (2007). Проверено 16 мая 2007. Архивировано 24 августа 2011 года.
  12. Cox, T. J.; Loeb, Abraham (2007). «The Collision Between The Milky Way And Andromeda». Monthly Notices of the Royal Astronomical Society386
    : 461. DOI:10.1111/j.1365-2966.2008.13048.x. arXiv:0705.1170.
Рейтинг
( 2 оценки, среднее 4.5 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: