Журнал Наука и Техника (НиТ) - «Наука и Техника» [журнал для перспективной молодежи], 2007 № 10 (17)

Итак, диски большинства спиральных галактик изогнуты, и эта их особенность столь же фундаментальна, как, например, наличие спиральной структуры. Выяснилось также, что встречаемость галактик с искривленными дисками зависит от пространственного окружения: они доминируют среди взаимодействующих галактик (50–60 %), очень часты среди галактик с близкими спутниками (30–40 %) и относительно редки среди изолированных (20 %). С другой стороны, пространственная плотность галактик вокруг спиралей с изогнутыми дисками существенно (примерно в пять раз) превышает соответствующее значение для тех, у которых нет признаков изгиба.

Эти результаты заметно ограничивают набор моделей, пытающихся объяснить искривление дисков. Приливное взаимодействие и внешняя аккреция, вероятно, основные механизмы рассматриваемого явления.

Герой рассказа Андрея Платонова “Лунная бомба” воскликнул: “Видите или нет вы катастрофу на Млечном Пути: там шумит поперечный синий поток. Это не туманность и не звездное скопление…” Спустя 70 лет эту катастрофу увидели. Это действительно была не туманность и не скопление, а целая галактика (хотя и карликовая), разрушаемая приливными силами Млечного Пути.

Карликовая галактика в Стрельце (ее стандартное обозначение Sgr I) наряду с другими подобными объектами входит в свиту нашей Галактики. Уникальность состоит в том, что Sgr I находится практически внутри нее, на расстоянии 16 кпк от ее центра. Приливное воздействие Галактики вытянуло Sgr I в колоссальную дугу длиной около 30 кпк, сравнимой с диаметром Галактики. Эта дуга почти перпендикулярна плоскости Млечного Пути.

По-видимому, все массивные галактики окружены системами небольших спутников. Значит, у других галактик тоже могут наблюдаться структуры, подобные Sgr I. Рост технических возможностей и регистрация более низких уровней поверхностной яркости, вероятно, позволят обнаруживать остатки этих разрушающихся спутников. Первым примером такого рода стала галактика NGC 5907. В 1998 г. группа китайских и американских астрономов обнаружила слабую петлеобразную структуру, состоящую из звезд и охватывающую галактику вдоль малой оси (рис. 6). Авторы предположили, что петля образована остатками карликового спутника, разрушающегося в гравитационном поле спиральной галактики.

Чтобы это проверить, мы выполнили численное моделирование разрушения спутника, движущегося в полярной плоскости массивной галактики. В качестве модели для описания спутника брали 50-100 тыс. самогравитирующих частиц (взаимодействующих друг с другом). Выбор массы спутника (2-5х10 8Мо) был ограничен данными об оптической светимости кольцеобразной структуры, которая не превышает 1 % полной светимости NGC 5907. Примеры результатов приведены на рис. 6.

Рис. 6. Структура галактики NGC 5907. Вверху слева — оптическое изображение NGC 5907, справа — изображение слабых внешних областей галактики. Для повышения контраста все фоновые звезды, а также яркая центральная область NGC 5907 с изображения удалены. Внизу — результаты моделирования кольцеобразной структуры, образовавшейся при разрушении спутника возле NGC 5907. Предполагается, что главная галактика видна “с ребра”, ее центр совпадает с началом координат. Первый кадр слева соответствует модели сферического спутника через 1.4 млрд. лет после первого прохождения перицентра (точки орбиты, ближайшей к притягивающему центру); два последующих — это ранняя (1.4 млрд. лет) и поздняя (3.5 млрд. лет) стадии эволюции кольца для модели дискового спутника

Как видно на рисунке, наблюдаемая у NGC 5907 кольцеобразная структура вполне может появиться на относительно ранней стадии разрушения карликовой галактики. Детальное сравнение с разными моделями спутника показало, что структура звездной петли лучше объясняется, если предположить, что спутник был дисковым, а не сферическим (конденсация в петле — это остаток плотного ядра спутника). Кроме того, оказалось, что форма получающейся при разрушении спутника петли зависит от характеристик темного гало NGC 5907. Следовательно, уже сама морфология кольцеобразной детали (например, ее видимая сплюснутость) может дать ограничение на массу невидимого гало галактики. В случае NGC 5907 мы получили: в пределах оптической петли вклад скрытой массы в 3–4 раза превышает вклад “светящейся”.

Рис. 7. Спиральная галактика NGC5907 удалена от Земли на расстояние 39 миллионов световых лет. В 1994 г. были произведены наблюдения ее слабосветящегося звездного гало. Как оказалось, профиль яркости звездного гало почти совпадает с профилем плотности гало темной материи, изученным по кривой вращения галактики. Такое поведение профиля яркости нехарактерно для большинства галактик, обычно при удалении от центра яркость спадает значительно быстрее. Кроме того, спектральный анализ показал избыток металличности звезд гало по сравнению со звездами гало других спиральных галактик. Новые наблюдения с помощью космического телескопа “Хаббл” дали еще один неожиданный результат: гало галактики содержит в сотни раз меньше массивных ярких звезд, чем ожидалось бы для гало такой же светимости у обычных галактик. Таким образом, преобладающая часть свечения гало должна быть обязана неразличимым в телескоп карликовым звездам. Причины столь сильного нарушения обычного соотношения числа ярких и слабых звезд пока неизвестны