Несмотря на ускоренное расширение Вселенной, наша Галактика Млечный Путь неуклонно сближается со своей соседкой - Туманностью Андромеды. Их столкновение должно произойти еще до гибели Солнца и даже Земли. Американские астрономы построили компьютерную модель этого столкновения, чтобы понять, чем же оно грозит нашей Солнечной системе.
Поскольку Вселенная расширяется, мы видим «разбегание» галактик. Каждая галактика, которую мы наблюдаем, удаляется от Земли, Солнца, нашей Галактики. Чем дальше от нас галактика, тем больше скорость ее удаления, и эта зависимость описывается законом Хаббла, впервые обнаружившего сам факт расширения Вселенной. Но и из правил есть исключения. Наша соседка, огромная галактика в созвездии Андромеды (также известная как M31) не удаляется, а приближается к нам со скоростью 120 километров в секунду! Это означает, что через несколько миллиардов лет две галактики - Туманность Андромеды и Млечный Путь - достигнут друг друга, и начнется долгий процесс слияния двух звездных островов.
Это слияние будет катастрофичным для обеих галактик: они до неузнаваемости изменят свою форму, спиральные рукава разорвутся под действием гравитации, а траектории движения звезд в галактиках изменятся. Так что же тогда произойдет с нашей Солнечной системой?
К счастью, ничего страшного, утверждают астрономы Томас Кокс и Абрахам Лоуб из Гарвард-Смитсоновского астрофизического центра (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Кембридж, штат Массачусетс, США). Они провели детальное математическое исследование, итогом которого стала статья в которой они приводят результаты моделирование катастрофы космического масштаба и оценивают варианты будущего для нашей Солнечной системы.
Наша Галактика (Млечный Путь) и галактика в созвездии Андромеды (Туманность Андромеды) вместе с 40 меньшими звездными островками входят в Местное скопление галактик в качестве двух самых крупных членов этой группы. Тогда как большинство галактик удаляются прочь от нас, повинуясь расширению Вселенной, Местное скопление галактик связано гравитационным взаимодействием, которое не дает его составляющим разбегаться.
4,7 миллиарда лет тому назад (когда образовалось наше Солнце) Туманность Андромеды и Млечный Путь находились на расстоянии 4,2 миллиона световых лет друг от друга. Но поскольку галактики сближаются, к настоящему времени это расстояние сократилось до 2,6 миллионов световых лет. Сближение продолжается и приведет в конце концов к столкновению. Тем не менее расчеты показывают, что столкновение не будет «лобовым». Через 2 миллиарда лет две галактики лишь «зацепятся» спиральными рукавами: их ядра пройдут друг от друга на расстоянии пары сотен тысяч световых лет. Тем не менее, этого расстояния будет достаточно, чтобы галактики закрутились в смертельной гравитационной спирали.
Во время этого первого взаимодействия, с вероятностью 12%, Солнечная система будет вышвырнута из галактического диска Млечного Пути и попадет в приливной хвост, который начнет истекать из нашей Галактики. А с вероятностью менее 3% Солнце наберет такую скорость, что перейдет в галактику М31, покинув Млечный Путь (но, останется в общей звездной системе).
Ко времени начала столкновения Земля еще будет обращаться вокруг Солнца по своей орбите. Но через 2 миллиарда лет возрастающее излучение Солнца будет угрожать жизни на Земле больше, чем космическое столкновение. Чтобы сохранить жизнь на нашей планете, будущим ученым придется найти способ перемещения голубой планеты на безопасное расстояние от разбушевавшегося светила.
После первичной зацепки рукавами галактики создадут своей гравитацией общий центр тяжести и начнут обращаться вокруг него по странной, изменяющейся орбите. Завернув под действием притяжения друг к другу, галактики вновь «зацепятся» уже изрядно «потрепанными» спиралями. Затем борьба продолжится, и галактики, немного отдаляясь и вновь сталкиваясь, будут «дергать» друг друга за бока еще и еще, пока в конце концов из обеих систем не образуется гигантский рой звезд, который также будет двигаться вокруг общего центра тяжести.
Но в центрах обеих галактик имеются супермассивные черные дыры, которые в этом катаклизме должны будут сблизиться друг с другом по спирали и соединиться в одну еще более массивную черную дыру. На сегодняшний день известно, что двойные супермассивные черные дыры могут стать весьма активными галактическими «печками», способствующими активизации окружающего их газа и пыли для последующего бурного звездообразования. По всей вероятности, такие взаимодействия вытолкнут Солнце во внешний ореол новой галактики на расстояние по крайней мере 100 000 световых лет от центра, что, впрочем, благополучно позволит избежать участи быть проглоченным черной дырой.
Через 7 миллиардов лет, когда наше Солнце будет находиться на последнем этапе своей жизни, превратившись в красный гигант, а Земля (если не переместится на другую орбиту) будет представлять из себя раскаленный шар, галактики сольются окончательно, и во Вселенной появится новая галактика - Milkomeda (Млечномеда), как назвали ее авторы статьи.
Млечномеда будет огромной эллиптической галактикой, без какого-либо намека на спиральные рукава, которые когда-то украшали обе исходные галактики. Далее новую звездную систему ждет спокойная и размеренная жизнь, лишенная навсегда эксцессов, связанных со столкновениями. Бурное звездообразование уступит место равномерному и медленному образованию новых звезд из оставшегося газа и пыли.
Через 100 миллиардов лет все окружающие Млечномеду галактики (за исключением гравитационно-связанных), повинуясь закону Хаббла, исчезнут из поля зрения ее жителей. Это не значит, что галактики испарятся. Просто они удалятся настолько, что достигнут в своем разбегании скорости света, поэтому испущенные звездами этих галактик фотоны уже не смогут достичь Млечномеды. Внегалактическая астрономия утратит свой смысл и закончится, а Млечномеда будет представлять из себя всю видимую Вселенную.
Через 100 миллиардов лет...
Заключение
Я постарался выяснить некоторые моменты, связанные с «разбеганием» Галактик (расширением Вселенной). Мы можем наблюдать (и наблюдаем) источники, которые и в момент излучения, и сейчас имеют скорость убегания, превышающую скорость света. Расстояния до далеких объектов превышают произведение скорости света и возраста Вселенной. Расстояние, на котором скорость убегания сравнивается со световой, не является горизонтом (т.е. границей видимой части Вселенной), и вообще не является физически выделенным расстоянием (объекты прямо перед этой границей и прямо за ней ничем не отличаются принципиально, как не отличаются и условия их наблюдений). Горизонтом наблюдаемой Вселенной является горизонт частиц, на нем источники имеют бесконечные красные смещения.
Российские астрономы проводят наблюдения на многих телескопах России, ближнего и дальнего зарубежья: на 6-метровом оптическом телескопе и на 600-метровом радиотелескопе Специальной астрофизической обсерватории Российской Академии наук, на телескопах Пулковской и Крымской обсерваториях, а также на некоторых крупных телескопах во Франции, Испании и даже на Гавайских островах.
Современная астрономия изучает самые разнообразные объекты - от близких к нам планет и их спутников до далеких галактик, квазаров и скоплений галактик. Вот некоторые из их основных тем, над которыми работают российские ученые:
- фрактальная структура Вселенной;
- галактики на сверхбольших расстояниях;
- наблюдения галактик с активными ядрами;
- теория образования галактик;
- скрытая масса в галактиках;
- исследование спиральной структуры нашей Галактики;
- обработка сверхточных данных о положениях звезд со спутника;
- процессы взаимодействия излучения и вещества в различных космических объектах;
- наблюдения рентгеновских источников;
- синтез химических элементов в звездах;
- изучение звезд с протопланетными системами;
- новые математические методы обработки астрономических наблюдений;
- расчет конструкции и оптики телескопов.
Список литературы:
И. Климишин «Элементарная астрономия».
С. Хокинг «От Большого Взрыва до черных дыр». Физика космоса: маленькая энциклопедия.
Интернет-сайт www.sciam.ru.
[1] Галактики – гигантские (до сотен млрд. звёзд) звёздные системы. Ближайшие к нам Магеллановы Облака (Ir) и Туманность Андромеды (S). Галактики распределены не равномерно, образуя скопления с плотностью до 8-10 тыс. галактик в 1 Мпк3.
[2] Вселенная – см. I раздел «Так, что же есть Вселенная?». По мнению различных ученых, во Вселенной от 200 миллионов до 1,5 миллиардов галактик.
[3] Красное смещение - увеличение длин волн линий в спектре источника (смещение линий в сторону красной части спектра) по сравнению с линиями эталонных спектров. Количественно красное смещение характеризуется длиной волны, испущенной источником, и длиной волны, принятой наблюдателем (приёмником излучения). Известны два механизма, приводящих к появлению красного смещения.
[4] За модель большого взрыва ухватилась католическая церковь и в 1951 г. официально провозгласила, что модель большого взрыва согласуется с Библией.
[5] Черная дыра – космическое тело, имеющее такое сильное гравитационное притяжение, что падающий на него свет и даже квант светового излучения не сможет его покинуть. И не только свет, но и вообще ничего не сможет покинуть тело с такой мощной гравитацией.
[6] Квазары – космические объекты чрезвычайно малых угловых размеров, имеющие значительные красные смещения линий в спектрах, что указывает на их большую удаленность от Солнечной системы, достигающую несколько тысяч Мпк. Квазары излучают в десятки раз больше энергии, чем самые мощные галактики. Источник их энергии точно неизвестен.
[7] Световой год - расстояние, которое проходит свет за один год. Скорость света примерно равна 300 000 километров в секунду.