Эта невероятно огромная по своим масштабам структура долгое время казалась ученым неправдоподобной. Ведь даже галактики, имеющие длину в сотни тысяч световых лет, перед этой вселенской громадиной выглядели всего лишь мелкими песчинками.
Как это обычно случается в науке, после открытия архисложной и вместе с тем организованной структуры галактик у астрономов сразу появилась масса вопросов: существуют ли в самом деле столь сложно организованные образования? А может, просто нам кажется, что космическая материя принимает такую организованную форму? Какие законы формируют и поддерживают эти структуры в их правильном состоянии?
В ходе последующих наблюдений ученые пришли к выводу, что космос и впрямь определенным образом структурирован. В нем можно найти и «матрешки», и «человечков», и «струны».
А уж если говорить аналогиями, то космос во многом напоминает пчелиные соты с плотно расположенными ячейками, или огромное развивающееся живое существо, одной из клеток которого является наша Солнечная система. А уж Земля в этой системе – просто атом.
Но какими же силами обусловлена столь сложная и бесконечно огромная структура? Ответа на этот вопрос у современных ученых пока нет.
Более того, в современной науке о космосе даже нет более или менее правдоподобных гипотез, которые могли бы дать объяснение тому, какие законы или факторы сформировали ячеистую структуру вещества во Вселенной.
Правда, в теории поля была сделана попытка объяснить этот феномен случайными флуктуациями вакуума или протовещества на ранних стадиях расширения Вселенной сразу после Большого взрыва. Но опять же: как случайные флуктуации смогли сформировать столь геометрически строгую структуру таких гигантских масштабов?
Одним словом, гипотез много, а той единственной теории, которая смогла бы дать окончательный ответ на все вопросы, связанные с ячеистой структурой Вселенной, пока нет.
Другие вселенные. Каковы они?
Итак, к концу прошлого столетия усилиями ученых многих специальностей было выяснено, что мироздание имеет невероятно сложную структуру, по крайней мере намного сложнее той, которая представлялась ученым в начале прошлого века.
Теперь даже неспециалист знает, что ни Земля, ни Солнце, ни наша Галактика не являются центрами Вселенной. И живем мы в так называемой Метагалактике, которая к тому же стремительно расширяется.
В ней бесчисленное множество галактик, и каждая состоит из десятков или даже сотен миллиардов звезд-солнц.
А теперь попытаемся смоделировать картину мироздания, в которой кроме нашей Вселенной существуют и другие аналогичные или отличные от нее миры.
Начнем с того, что, как только астрономы установили, что Метагалактика расширяется, как почти сразу же появилась гипотеза Большого взрыва, который, как предполагается, произошел примерно 15 миллиардов лет назад.
После этого события очень плотное и горячее вещество одну за другой проходило стадии «горячей Вселенной». Так, через 1 миллиард лет после Большого взрыва из возникших к тому времени облаков водорода и гелия стали появляться «протогалактики», или первобытные галактики, а в них – первые звезды.
Об этом процессе известный советский физик академик Я.Б. Зельдович в свое время писал: «Теория Большого взрыва в настоящий момент не имеет сколько-нибудь заметных недостатков. Я бы даже сказал, что она столь же надежно установлена и верна, сколь верно, что Земля вращается вокруг Солнца. Обе теории занимали центральное место в картине мироздания своего времени, и обе имели много противников, утверждавших, что новые идеи, заложенные в них, абсурдны и противоречат здравому смыслу. Но подобные выступления не в состоянии препятствовать успеху новых теорий».
«Антенные» галактики NGC4038 и NGC4039
В результате этих взаимодействий нередко существенно меняется и внешний вид звездных скоплений. При этом таким процессам подвергается около двух процентов галактик, расположенных на относительно небольшом от Земли расстоянии.
Так, в созвездии Ворона, на расстоянии в 63 миллиона световых лет от Земли, находится самая близкая к нашей планете пара сталкивающихся звездных скоплений NGC4038 и NGC4039, более известных как «Антенные» галактики. Связано такое название с тем, что к ним примыкают длинные, состоящие из газа и звезд, лентовидные образования, напоминающие две антенны.
Детальные исследования этих двух галактик выявили в них более тысячи возникших в недавнем прошлом шаровидных звездных скоплений, в каждом из которых – до миллиона солнц. При этом эти шаровидные образования довольно молоды: их возраст – около сотни миллионов лет. Образовались же они под влиянием приливных сил, появившихся в ходе сближения двух галактик.
Впрочем, следует указать, что силы тяготения во время столкновения звездных систем существенной роли не играют. Более важными являются гравитационные взаимодействия отдельных участков галактик: две близко расположенные области притягивают друг друга значительно сильнее, чем те, которые находятся на отдаленном расстоянии одна от другой.
В результате гравитации возникают приливные силы, растягивающие галактики в длину или же изгибающие их. Причем происходят подобные изменения в форме звездных островов даже тогда, когда они лишь проносятся на близком расстоянии друг от друга, не приходя в непосредственное соприкосновение.
А вот что произойдет с формой галактик при их столкновении, зависит как от геометрии удара, так и от скорости, с которой он совершается.
Так, когда галактики сближаются со скоростью 200 километров в секунду, они обычно сливаются, словно две капли жидкости. Когда же скорость столкновения достигает 600 километров в секунду, то звездные острова проходят сквозь друг друга, как два призрака. А если сближение происходит при скорости в 1000 километров в секунду, галактики разлетаются на осколки, как столкнувшиеся стеклянные шары.
В процессе взаимодействия галактик меняется не только их форма, но и происходят разнообразные перемещения облаков газа и пыли. А это – огромный объем вещества: например, в спиральных системах его количество составляет до 20 процентов их видимой массы. Впоследствии, уплотняясь под воздействием приливных сил, эти облака формируют новые звезды. А поскольку процесс появления молодых небесных тел идет очень быстро, то и светимость галактик за немногие миллионы лет многократно увеличивается.
Таким образом, можно уверенно говорить, что космические столкновения не уничтожают обитателей неба, а, наоборот, способствуют появлению молодых звезд и галактик. То есть по сути, омолаживают космос.
С помощью современных средств наблюдения в «Антенных» галактиках ученые даже смогли увидеть детали появления звездных скоплений. «Число шаровидных звездных скоплений, увиденных нами, было поразительным, – резюмировал полученные результаты американский астроном Брад Уитморе. – До сих пор мы думали, что шаровые скопления как в нашей, так и в других галактиках, состоят из старых звезд. Оказывается, не всегда так. Понимание такого факта должно изменить нашу точку зрения на поздние фазы развития звезд, а также повлиять на определение времени различных небесных событий».
Основываясь на полученных данных, ученые могут делать важный для астрономии вывод, что столкновения галактик – один из значимых факторов в жизни космоса. При этом в прошлом взаимодействующих галактик было гораздо больше, чем в настоящее время. И связано это, вероятнее всего, с тем, что раньше сама Вселенная была гораздо меньше, а значит, звезды находились на более близких расстояниях одна от другой. Следовательно, они и ударялись или соприкасались намного чаще.
Кстати, изучая результаты взаимодействия звездных систем, ученые установили, что удаленные от нас на миллиарды световых лет галактические скопления составлены преимущественно из спиральных галактик, которые, вероятно, являются самыми древними во Вселенной. А вот скопления, расположенные на меньшем от нас удалении, представлены в основном эллиптическими галактиками. Причем некоторые из них являются космическими гигантами. А стали они таковыми скорее всего потому, что в ходе своего развития за миллиарды лет «проглотили» дюжины других галактик.
Но не только о прошлом могут рассказать следы, оставленные на «теле» галактик во время былых соударений. Так, «Антенные» галактики могут помочь заглянуть в далекое будущее: например, «показать», что может случиться в отдаленной перспективе с Млечным Путем. Сейчас навстречу друг другу несутся два громадных звездных острова: наша звездная система и туманность Андромеды. В настоящее время их разделяет, казалось бы, невероятно большое расстояние в 2,9 миллиона световых лет. Но и скорость их сближения тоже огромна – 300 километров в секунду.