Вселенная, безграничная бездна, в недрах которой, как рой мотыльков, порхают гигантские и величественные Галактики. Они представляют собой группы миллиардов звездных скоплений и притягивающих пространство и время черных дыр, межзвездной материи, энергий и тонких структур, взаимодействующих друг с другом непостижимым для нас образом. И весь этот комический организм «дышит», движется, изменяется. Как наши легкие пульсируют в такт дыханию, так и Вселенная, Галактики, Звезды и Пульсары периодически меняют свои характеристики, делая вселенский вдох-выдох.
Сумерки, вечер, свет свечи, порхающий мотылек, летящий на пламя, сгорает в огне локального для него Армагеддона. Мотылек не увидит, как исчезнет расплавленной лужицей воска на утро догоревшая свеча. Как суждено погибнуть нашему мотыльку — Галактике, в которой неприметной пылинкой летит наша Солнечная система и планета Земля? Как скоро это произойдет? Попробуем разобраться.
Взгляни на Небо — Ты видишь Млечный Путь
В безоблачную ночь редкая птица перелетит середину Днепра…. Ибо затеряется в снопе искр небесных, отражающихся в тихой глади воды. Это выглядит так, как будто художник взял кисть с белой краской и хлестко махнул ей, разбрызгивая белые брызги — звезды по небу. Звезды эти словно сгустились в «белесую дорожку», называемую Млечный Путь. Этот Путь — не что иное, как скопление звезд нашей Галактики, на которые мы смотрим.
Представьте себе плоскость воды, которая вихревым волчком, образуя воронку, утекает в слив ванной. Мы видим сверху, что вода при завихрении образует некоторые круговые волны, спирали, «рукава». И чем дальше от центра воронки завихрения, тем эти спирали больше. Это является весьма схожим макетом нашей Галактики. Только вместо воды в нашей Галактике — звездные системы и скопления, межзвездная материя. Воронка «водного слива» — это центр Галактики с плотным скоплением звездных систем и структурой «черной дыры» в центре.
Этот центр имеет размеры в несколько световых лет и массу примерно около трех миллионов солнечных масс. А вместо водных спиралей в нашей Галактике четыре звездных «рукава»: два основных и два более мелких. Но это вид сверху, смотрящему из вне. А если находишься на краю и смотришь в центр Галактики? Можно увидеть профиль диска, напоминающий детскую игрушку волчок. Это и есть скопление звезд в виде диска Млечного Пути.
Так как наша Солнечная система находится на краю Галактики, мы видим этот диск сбоку. Но в отличие от волчка, профиль нашей Галактики немного не симметричен. Рукава спирально закручены и между ними «распылена» межгалактическая газообразная пыль и материя. Центр и начало завихрений спиралей немного отделены «буфером» в виде некоторого кольца из межзвездной материи и пылевых скоплений, в котором так же идет образование звезд.
Так же интересно то, что условная ось вращения Галактики вокруг себя не совпадает с условной осью вращения Солнечной системы вокруг центра нашей Галактики. Они располагаются под некоторым наклоном относительно друг друга.
Какова наша Галактика по размерам? Они впечатляют! Солнечный свет будет преодолевать путь от края до края (по диаметру) нашей Галактики на протяжении около сотни тысяч световых лет! Толщина Галактического диска — около тысячи световых лет. Количество звездных объектов по предварительным оценкам примерно насчитывает несколько сотен (три-четыре) миллиардов звезд. Масса нашей Галактики около трех с половиной триллионов масс Солнца.
Как ни странно, основную массу Галактики составляют не звезды, а так называемая черная или темная материя. Что это такое? Название из фантастического фильма ужасов? Нет, темная материя представляет собой пока что теоретически вычисленную массу Галактики, которая не испускает энергию в виде электромагнитных волн, но создает эффект гравитационного притяжения и взаимодействия. Из-за отсутствия известных нам волновых излучений, ученым пока исследовать и четко сформулировать принципы существования этой разновидность материи-энергии не удалось. Тем не менее, они уже ввели классификацию темной материи на «горячую», «теплую», «холодную» и «смешанную». Согласно некоторым теориям, существует так называемая темная энергия, из которой и состоит на семьдесят пять процентов наша Вселенная. Порядка двадцати двух процентов занимает темная материя и остатки — это собственно известная нам газообразная материя галактик и звезды. Истина скрывается где-то во тьме.
Мы находимся примерно в двух третях радиуса от центра Галактики или около двадцати восьми тысяч световых лет от центра. Солнечная система делает оборот вокруг центра Галактики примерно за двести пятьдесят миллионов лет. Отдельный интерес представляет центр нашей Галактики.
Что там черненькое белеет в центре?
Кто- то удивится, а кто — то нет, но в центре нашей Галактики расположена черная дыра. И ось вращения Галактики проходит именно через нее. Правда, мы не уникальны — по некоторым предположениям в центре каждой Галактики располагается черная дыра. Что это за объект?
Черная дыра — это точечная область пространства, которая характеризуется такими свойствами: имеет бесконечную массу и бесконечную силу притяжения (или, если хотите, можно применить вместо термина бесконечный термин не вычисляемую на данном этапе знаний человечества).
Такими образом, обладая данными свойствами, эта область пространства притягивает попавшую в сферу его влияния любую массу и энергию, поглощает и удерживает.
Как обнаружили существование черных дыр? Был один научный мечтатель, по имени Джон Мичелл. Он предположил: а что если вычислить параметры объекта, постоянной гравитации которая, могла бы быть такой силы, что удерживала бы в себе кинетическую энергию солнечного света? Сказано — сделано. Получилось, что если имеется некое тело, радиус которого примерно двести восемьдесят Солнц и его плотность такая же, то, согласно вычислениям, солнечный свет не сможет покинуть его поверхность. То есть это тело будет не излучать свет, а поглощать его и будет невидимо. Позднее эта теория была подтверждена некоторыми математическими выкладками известного физика Альберта Энштейна.
На сегодняшний момент ученым мало что известно о черных дырах. Только то, что их потенциал огромен для изменения процессов в масштабах Галактики.
Предполагают несколько принципов образования черных дыр:
- титанически огромная масса некоей звезды под действием внутренней гравитации схлопывается в точку;
- сжатие в ограниченную область пространства галактического центра. Происходит сжимание межгалактического вещества, пыли и газовой массы;
- образование черных дыр в результате взаимодействия сил приложения гравитации, материи, пространства в момент теоретически существующего «Большого Взрыва», в момент рождения Вселенной;
- образование черных дыр вследствие высоких энергий реакции ядер материи (теоретические существующие черные дыры как результат взаимодействия потоков нейтронов);
Двойные черные дыры, которые поглощают друг друга, образуются при столкновении двух Галактик. По размерам черные дыры могут быть и достаточно маленькими, и размером в десятки и сотни Солнечных систем.
Как обнаружить то, что увидеть нельзя?
Обычно при процессе образования черной дыры идет взаимодействие больших энергий, которые как паровозный гудок оглашают всю Вселенную перед гибелью и схлопыванием звезды или перед столкновением и взаимным поглощением черных дыр. По выбросам этих океанов энергии ученые научились с определенной долей вероятности определять образование черных дыр.
Но как определить: это просто вспышка или образование дыры? В ходе некоторых наблюдений с помощью орбитальных спутников НАСА и телескопов высокого разрешения было установлено, что если всплеск высокоэнергетического выброса длится более двух секунд, то это с большой степенью вероятности говорит об образовании новой черной дыры.
Но точных данных нет. Ученым только остается развести руками и рассуждать о таинственных загадках Вселенной.
Гибель нашей Галактики
Помните задачу по математике? Из пункта А в пункт Б выехал поезд. Из пункта Б в пункт А тоже. Вопрос: где и когда они встретятся? Завораживающее и страшное зрелище — столкновения двух поездов. Вот приближающийся гул колес, паровозные истеричные гудки, скрежет тормозов, визг сминающейся стали, гул взрыва паровых котлов, ураганный звон вырывающегося пара, Дым, камни разлетающиеся вокруг, куски обшивки, колеса, погнутые оси, щепа вагонов. Эта масса сминает все на пути своего полета. Грохот ударившегося о землю вагона. Столб пыли и осколков.
Безопасно наблюдать эту картину крушения со стороны. А если предположить, что на одном из поездов ехали по своим делам именно Вы? А если сказать, что поезда — это наша и иная Галактики?
Согласно исследованиям ученых-астрономов, наша Галактика на полных парах, как два поезда из задачи, летит пересекающимся курсом на столкновение с соседней для нас Галактикой Андромеда (Туманность Андромеды). Она находится в звездном скоплении Андромеды и по расстоянию от нашей Галактики расположена примерно в двух с половиной миллионах световых лет. Ее можно уже сейчас рассмотреть в бинокль с хорошим разрешением, выйдя в безоблачную ночь в период осень-зима. Тогда эта Галактика видна особенно хорошо. Правда ее вид будет таким, каким он был два с половиной миллиона лет тому назад. По размерам Андромеда превосходит наш Млечный путь и имеет размер примерно четверть миллиона световых лет, что больше нашей Галактики в два с половиной раза. Количество небесных объектов в Андромеде так же превышает наше — у Андромеды около триллиона с лишним звезд против наших четырех сотен миллиардов. Масса звездной материи, которой обладает эта Галактика в полтора раза больше, чем у нашей. Ось вращения диска Галактики Андромеда наклонена относительно оси вращения нашей Галактики примерно на пятнадцать — двадцать градусов. В центре Галактики Андромеда предполагается наличие массивного объекта — черной дыры, по примерным оценкам имеющую суммарную массу, сравнимую с полутора сотнями миллионов Солнечных масс. Вокруг этого образования, скованные невидимым притяжением, в диаметре объема одного светового года вокруг черной дыры кружат несколько сотен (четыре-пять) новообразованных гигантских тел звезд, родившихся не далее чем двести миллионов лет тому назад. Их скорости вращения вокруг дыры огромны — более тысячи километров в секунду. Многомиллионные тонны звезд как пушинки порхают вокруг условной оси черной дыры в центре Галактики Андромеды.
Кроме черной дыры, вокруг центра Галактики Андромеда, на расстоянии в пять — шесть световых лет, кольцом расположена группа первоначальных, старых звезд. Так же эта Галактика насыщена огромными двойными звездами, нейтронными звездами и мелкими черными дырами. Все это обильными горстями рассеяно по диску Галактики. Около полусотни крупных шарообразных скоплений звезд расположены в радиусе ста тридцати тысяч световых лет от центра. Это треть миллиона звезд. Эти скопления есть не что иное, как старые звезды поглощенные Андромедой из другой небольшой Галактики. Это был легкий завтрак, после которого процессы внутри этой Галактики продолжают бурлить. И вот эта Галактика спешит полакомиться нами на обед. А в память о предыдущем событии столкновения с другой Галактикой, Андромеда теперь несет в себе два скопления звезд: свое ядро и ядро чужой поглощенной Галактики.
Андромеда не только значительно больше нашей Галактики, но и самая большая в ближайшем скоплении. Некоторые астрономы метко называют ее пожирателем Галактик. И мчится она на встречу с нами, спеша заключить нас в свои звездные объятия со скоростью примерно полторы сотни километров в секунду.
Что происходит при столкновении Галактик?
Это зависит от многих факторов. Скорость движения Галактик на встречу друг другу, плотность звездных скоплений и темной материи внутри Галактики, наличие кроме центральной осевой черной дыры блуждающих черных дыр, соотношение масс и размеров встретившихся Галактик, активность энергетических процессов, происходящих внутри них в момент встречи.
Первый вариант
При приближении Галактики могут разойтись, немного зацепившись краями своих дисков. Предполагаемое развитие событий — возможен отрыв некоторых звездных скоплений, находящихся на периферии Галактик, в виде дымных шлейфов, тянущимися за вращением основного диска после столкновения краями. Основной диск обеих Галактик больших изменений не претерпевает.
Второй вариант
При столкновении Галактики могут на несколько десятков процентов своей массы пройти насквозь друг друга. Предполагаемое развитие событий — изменение структуры и взаимодействия энергий, масс и звездных скоплений в обеих Галактиках. Часть материи, газопылевых масс из одной Галактики перетекает в другую и наоборот.
Некоторые звездные скопления «размазываются», возникают новые устойчивые конфигурации. После завершения процесса прохождения Галактик сквозь друг друга, они имеют несколько измененную структуру: новообразовавшиеся скопления звезд, несколько иное распределение масс скоплений звезд, темной материи, газопылевого вещества внутри «рукавов». Тем не менее, это видоизмененные, но по-прежнему две независимые Галактики. Хотя и частично аннигилировавшие свои звезды и системы или отдавшие их друг другу.
Третий вариант
Галактики пересекают друг друга более чем на 50-80 процентов своего объема и массы. Предполагаемое развитие событий — более активное взаимодействие масс и энергий звездных скоплений, материи, межзвездного газа и пыли. Сначала при приближении Галактик друг к другу они становятся все более яркими и видимыми на небосклоне условного наблюдателя, стоящего на одной из Планет этих Галактик. Галактики еще только приближаются, а огромные массы начинают гравитационное взаимодействие друг с другом. По мере сближения Галактик Периферийные звездные системы все сильнее и сильнее начинают менять орбиты своего движения.
Все большие массы звездных скоплений начинают лихорадочно изменяться, бурлить и «дрожать». И вот уже края дисков Галактик и их «рукава» начинают процесс взаимного поглощения. Это напоминает шестеренки, которые цепляют друг друга своими зубчиками. Только зубчики — это скопления материи, газа, звезд и звездных систем. Нельзя сказать, что процесс столкновения звезд в Галактиках будет таким, как будто два шара летят, на встречу друг другу и разбиваются в дребезги. Расстояние между звездами в Галактиках все- таки достаточно велико. Например, если взять образно Солнечную систему в виде шарика, миллиметров в пять размером, то следующая система или шарик находиться на расстоянии примерно менее четырех сотен километров от нее. Таким образом, столкновение Галактик будет напоминать два титанических роя «горошин». Один из них наша Галактика, количеством примерно в четыреста миллиардов несется на другой рой (Андромеду), количеством в полтора триллиона штук, где каждая из горошин находится на расстоянии друг от друга от сотен метров до сотен километров.
Разумеется, при таком количестве взаимодействующих объектов прямые лобовые столкновения масс так же неизбежны, но они составят не более одного-двух процентов от общего количества. Основное взаимодействие будет гравитационно-энергетическим, когда будет в результате чудовищных гравитационных взаимодействий сгорать и появляться новые конгломераты звездных скоплений. Огромные массы межзвездного вещества — газа, мчащиеся на встречу друг другу будут сгорать в высокотемпературных вспышках материи или образовывать новые вихревые структуры с уплотнившейся материей в центре и началом ядерных и субъядерных реакций образования новых звезд.
В результате всех этих процессов Галактики сольются в одну Гигантскую мега Галактику, которая будет бурлить и клокотать много сотен миллионов лет. Ядра Галактик и их черные дыры образуют парные конгломераты, или сольются в более крупные образования. Поскольку осевое движение Солнечной системы немного не совпадает с осью вращения нашей Галактики, по одному из вариантов развития событий, нашу Солнечную систему может выбросить в результате столкновения с Галактикой Андромеда прочь во внешние пределы. Или она может быть уничтожена приливами гравитационных взаимодействий. Но к этому времени Солнце уже погаснет и будет мертво.
Печальная картина? Не печальнее, чем наступление осени. Процесс столкновения Галактик во Вселенной — обычное Вселенское явление. Даже наш Млечный Путь несет в себе следы Галактик, которые он поглотил. И, хотя процесс столкновения не мгновенен и длится десятки, даже сотни миллионов лет и ожидается он не скоро — через 4-5 миллиардов лет, будем надеяться, что наша Галактика Млечный Путь и наша Солнечная система преодолеют все трудности и уцелеют в грядущем Вселенском катаклизме.
