Почему большинство карликовых галактик мертвы?

Глядя на фотографии далеких галактик, полученных космическим телескопом Hubble, мы не так часто задумываемся о том, как рождаются, живут и умирают эти звенья космической паутины. В 1929 году, когда Эдвин Хаббл в корне изменил наше представление о Вселенной, никто и представить себе не мог, что человечество откроет 100 миллиардов галактик! Астроном также доказал, что наша Вселенная расширяется с ускорением и составил первую подробную систему классификации галактик по форме. Стоит ли говорить, что эта система является основой современной классификации. Космос – по-настоящему сумасшедшее место, в котором рождается и умирает бесчисленное число звезд и галактик и этот процесс взаимосвязан: когда в галактике перестают рождаться новые звезды, ученые классифицируют ее как мертвую. Но почему большинство мертвых галактик карликовые?

Карликовые галактики – что нужно знать?

До того как Эдвин Хаббл доказал, что наша галактика – лишь песчинка в бескрайнем космическом океане, исследователи считали, что наша галактика – и есть вся Вселенная. Более того, Альберт Эйнштейн создавал общую теорию относительности (ОТО) исходя из того, что существует только наша галактика. Открытие потрясло его и впоследствии он назвал Эдвина Хаббла гигантом астрономии. Согласитесь, абсолютно заслуженно. Итак, Хаббл выделил три основных типа галактик: спиральные, эллиптические и неправильные. Спиральные галактики, как мы знаем сегодня, встречаются чаще других. Но что на счет их размера?

Карликовой считается галактика с низкой светимостью, число звезд в которой в десятки и сотни раз меньше, чем в галактике Млечный Путь. Из-за низ­кой све­ти­мо­сти детальное изу­че­ние карликовых галактик возможно лишь на срав­ни­тель­но близ­ких рас­стоя­ни­ях. Четкой разницы между обычными и карликоввыми галактиками не существует.

Исследователи отмечают, что карликовые галактики часто являются спутниками крупных, более ярких галактик. Са­мые ма­лень­кие карликовые галактики име­ют мас­су, сравнивую с миллионом солнечных масс. Ближайший спутник нашей галактики – карликовая галактика Ма­лое Ма­гел­ла­но­во Об­ла­ко. Считается, что карликовые галактики возникли как самостоятельные галактики миллиарды лет назад, тем не менее в космосе встречаются и более молодые. Ученые считают, что карликовые галактики долж­ны бы­ли иг­рать боль­шую роль при фор­ми­ро­ва­нии огромных галактик.

На фото астроном Эдвин Хаббл. Человек, который изменил наше представление о Вселенной

Немаловажным является и то, что как и обыч­ные га­лак­ти­ки, в карликовых содержатся звезды разного возраста – прямо как в обычных галактиках; правда, звезды в карликовых галактиках, как пра­ви­ло, от­ли­ча­ют­ся очень низ­ким со­дер­жа­ни­ем хи­мических эле­мен­тов тя­же­лее ге­лия. Более того, в крохотных галактиках также присутствует межзвездный газ и темная материя. Тем не менее не так давно ученые обнаружили целых 19 карликовых галактик без темной материи. Как такое возможно и что означает для современной науки читайте в нашем материале.

Мертвые галактики

Как известно, галактика считается мертвой, если в ней больше не образуются новые звезды. Но как они рождаются? Начнем с того, что в любой галактике присутствует газ. Охлаждаясь, он сжимается и постепенно превращается в звезды. Конечно, это очень упрощенное объяснение. Сила гравитации буквально втягивает газ внутрь галактического диска, а взрывы сверхновых звезд выталкивают его наружу. Получается, галактики словно «дышат» газом, вдыхая и выдыхая его. Именно благодаря этим процессам существуют галактики и рождаются новые звезды.

Согласно результатам нового исследования, карликовым галактикам очень трудно восстановить процесс звездообразования, так как большинство звезд в них очень древние. Более того, существующие звезды в таких галактиках борются с рождением любых новых звезд даже после того, как в галактику попадает свежее топливо для звездообразования – газ.

Так выглядя галактики в объективе легенадарного космического телескопа Hubble

Однако компьютерная симуляция, разработанная авторами исследования, показала, что в конечном итоге новые звезды в карликовых галактиках могут возникнуть и даже придать галактике яркость. Просто на это потребуются миллиарды лет. С работой можно ознакомиться на сервере препринтов arXiv.org.

Авторы работы пишут, что для того, чтобы коллапсировать в звезды, газ должен быть холодным и плотным. Это требование создает проблемы для маленьких галактик, которые появились вскоре после Большого взрыва, когда ультрафиолетовое излучение галактик поделило межгалактические атомы водорода на протоны и электроны. Ученые называют это процесс «реионизацией» – он позволяет излучению проходить через пространство и нагревать газ внутри галактик. Проблема заключается в том, что в карликовых галактиках изначально было мало газа, а реионизация и вовсе убила звездообразование. Таким образом, пишут исследователи, все звезды в большинстве карликовых и не массивных галактик являются древними. Правда, не без исключений.

Галактики Большое и Малое Магеллановы облака – спутники Млечного Пути

Так, две несвязанные карликовые галактики в созвездии Льва, названные Leo P и Leo T, до сих пор образуют новые звезды. Чтобы объяснить, по какой причине эти маленькие галактики процветают, авторы исследования прибегли к компьютерному моделированию газа, звезд и темной материи в карликовых галактиках с низкой массой. Результаты показали, что инфузионный газ может «оживлять» карликовые галактики и запустить процесс звездообразование. Просто все происходит очень медленно.

Еще одним интересным выводом нового исследования является тот факт, что теперь исследователи могут предсказать существования нового класса галактик. Моделирование показывает, что некоторые карликовые галактики уже накопили газ, но процесс звездообразования пока не начался. Так или иначе, дальнейшие исследования должны прояснить причины, по которым так происходит. Надеюсь, из этой статьи вы узнали кое-что новое и по-настоящему удивительное о мире, в котором мы живем.