Галактики-призраки: маленькие, но удаленькие

Широкомасштабное исследование галактического поля телескопом "Хаббл" выявило, что карликовых галактик в окрестностях нашего Млечного пути оказалось поразительно мало! Вопреки ожиданиям, малютки не роились вокруг гиганта, да и число их оказалось весьма незначительно — всего несколько десятков. Но преуменьшать их значение было бы опрометчиво.

Фото:

Возраст же этих объектов оказался весьма солидным, порядка 13 миллиардов лет, но эволюционные процессы в них остановлены, как по мановению волшебной палочки. Что же остановило эволюционную мельницу, перемалывающую звездную материю в катаклизмах и заново зажигающую звезды?

Тщательный анализ карликовых галактик в направлении на созвездия Геркулеса, Лев-IV и Большой Медведицы подтвердил зарождение этих карликов 13 миллиардов лет тому назад, но процессы звездообразования были остановлены. Сейчас галактики представляют собой скопления слабо светящихся звезд и, по-видимому, темной материи. Светящихся звездных коконов и зажигающихся новорожденных звезд там чрезвычайно мало.

Читайте также: Скрытые сокровища далекой галактики

Объект под номером 92 в каталоге Мессье, шаровое скопление в Млечном пути, астрономы считают известным и безусловным галактическим "старожилом" того же возраста в 13 миллиардов лет. Но в шаровом скоплении шли преобразования, придавшие ему специфическую конфигурацию, подобную компактной россыпи бриллиантов-звезд. Получается, что галактические крошки зависли во времени без преобразований, которые были резко остановлены в силу неких объективных причин, и достигли того же возрастного предела с начала большого взрыва, что и старейшее шаровое скопление.

Реальной причиной остановки звездной эволюции в карликовых галактиках астрономы считают процесс, названный реионизацией. Чтобы понять, что это такое, нужно вернуться к анализу процессов после Большого взрыва. Первые 380 тысяч лет Вселенная была горячей, ионизированной, плотной и непрозрачной. Далее же, до 400 миллионов лет она стала прозрачной и нейтральной, т. е. свершилось образование первоматерии и фотонов.

Последующие преобразования с начала Большого взрыва названы эпохой реионизации: она начинается с формирования галактик и квазаров, к возрасту миллиарда лет Вселенная становится на десять процентов непрозрачной. Идет бурная эволюция огромных галактик в течение миллиардов лет, и к девяти миллиардам лет темная энергия способствует интенсивному расширению нашего мира. В это время зарождается наша Солнечная система, а к 13,7 миллиарда лет складывается картина Вселенной, которую наблюдают сейчас.

Итак, в конце первого миллиарда лет от Большого взрыва, то есть 12,7 миллиарда лет тому назад, возникли огромные по массе, ярко сияющие звезды, жизнь которых была краткой и бурной. Эти гигантские звезды и квази-звездные объекты (квазары) своим чудовищным излучением изгоняли межзвездный газ, что замедляло последующее "возгорание" звездных светил, так как накопление материи для их рождения стало замедленным. Сияние ранних массивных звезд ионизировало холодный межзвездный водород. Его захват новыми протозвездами чрезвычайно замедлялся.

Читайте также: Черные дыры все ближе и чернее

Процесс реионизации продолжился далее для гелия, его ионизировало уже ультрафиолетовое излучение. Чтобы ионизировать гелий, требовалось более мощное излучение, такое, как ультрафиолет. Его порождали квазары, мощные источники этого излучения. Они были многочисленны в эпоху столкновения галактик на первых порах преобразования Вселенной.

Реионизация как процесс длилась миллиард лет, и все это время звездообразование было серьезно нарушено. По-видимому, маломассивные карликовые галактики были очищены от межзвездного газа и мельчайшей пыли в процессах водородной и гелиевой реионизации, и потери газовых компонентов оказались для них фатальными.

Карликовые же галактики исходно не были достаточно массивными: за 100 миллионов лет до эпохи реионизации они не успели накопить страхующей их "весомости", чтобы гравитации хватило для удержания мельчайших материальных частиц. Поэтому они теряли массу, в силу чего в них останавливался процесс эволюции звезд. И пока гигантские галактики приобретали массу, то малые — утрачивали ее.

Предположительно темная материя в карликовых галактиках должна доминировать, и ее может быть в сто раз больше обычной. Поскольку ультрафиолет при реионизации не влиял на нее, то она должна была сохраниться. Значит, ее там может быть от десяти до ста раз больше, чем обычной, то есть Карликовые галактики могут оказаться своеобразными островами темной материи.

Читайте также: Новая галактика озадачила астрономов

Следует заметить, поскольку темная материя пока еще является одной из самых интригующих загадок Вселенной (ее упорно ищут и отождествляют, но особых результатов нет), весьма трудно сказать, для каких именно процессов во Вселенной созреют зерна карликовых галактик. Также невозможно оценить какую роль сыграют эти великовозрастные малютки в будущем.

Вероятно, они являются своеобразными "космическими накопителями информации" — в них сохранена память о процессах ранней Вселенной, исчезнувшая в трансформировавшихся гигантских галактиках. Кроме того, малютки могут составлять львиную долю материи Вселенной, которую астрофизики пока не могут учесть — ведь карликовые галактики сложно изучать из-за их тусклости.

Они вообще могут таить много нового и загадочного, поэтому было бы опрометчиво относить их к малозначимым или неинтересным объектам Вселенной, галактикам-призракам или "убитым" мирам в просторах космоса. Будущее определит их истинное значение и важность.

Читайте самое интересное в рубрике "Наука и техника"