Один из первых классификаторов «незвёздных» космических объектов — каталог Мессье 1770-х годов — содержал всего 110 позиций. На сегодня количество снимков галактик, снятых разными телескопами, включая Hubble, достигает сотен тысяч или нескольких миллионов, среди них можно найти всякие — «психоделические», «винтажные», «похожие на котиков» и пр. В сети во множестве встречаются подборки «N самых красивых галактик» (например, эта на space.com). Здесь мы представляем свежий набор галактик, которые показались астрономам странными или особенно интересными с точки зрения исследований пары последних лет, в их проекции на научпоп. Их заведомо больше пятнадцати, и этот набор в заметке на LiveScience субъективен и скорее — результат случайного просеивания информации. Мы не стали буквально переводить материал, позаимствовав оттуда только саму идею списка «странных» галактических объектов и примерную логику его построения.
1. Медуза
Галактика ESO 137-001 находится в созвездии Южного Треугольника. Название указывает на каталог Южной Европейской обсерватории (ESO), расположенной в высокогорной пустыне в Чили. Галактика относится к типу «спиральных галактик с перемычкой» (как и Млечный Путь). От неё отходят потоки звёздной материи. Предполагается, что звёзды в «щупальцах медузы» образуются внутри невидимого невооружённым глазом газопылевого хвоста, который выходит из галактики, однако механизм их формирования не совсем понятный, поскольку температура газа должна быть слишком высокой для образования звёзд (по нашим представлениям среда формирования звёзд — относительно «холодные» газовые облака).
2. Галактика без тёмной материи
Эта в общем рядовая тусклая (ультрадиффузная, то есть обладающая низкой светимостью из-за недостатка межзвёздного газа) галактика в созвездии Кита была известна с конца 1970-х. Она внезапно привлекла внимание астрофизиков по результатам её подробного исследования в 2018 году на данных телескопа Hubble, так как показалась почти лишённой тёмной материи. Во всех обнаруженных галактиках, кроме этой, орбитальное движение звёзд указывает на наличие в них неучтённой и невидимой массы, кроме видимого (звёздного) вещества, составляющего всего несколько процентов (подробнее см. нашу заметку). Но в 2019 г. в статье в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS) загадка была решена: изначально расстояние до галактики NGC 1052-DF2 было определено в 65 миллионов световых лет, но оказалось, что уточнённое значение — 42 миллиона световых лет; соответственно это кардинально изменило расчёт баланса массы, и сенсацию предложили отменить, а галактика превратилась в обычную.
3. Зомби
Массивная дискообразная галактика MACS 2129-1 вращается в два раза быстрее, чем Млечный Путь, однако, согласно данным «Хаббла», она неактивна уже 10 миллиардов лет: внутри не проходят процессы образования звёзд. Напрямую рассмотреть структуру таких удалённых галактик нельзя, но в данном случае удалось использовать метод гравитационной линзы: на переднем плане на значительно меньшем расстоянии находится галактический кластер MACS J2129-0741 (созвездие Водолея). Гравитационное искривление световых лучей от удалённых галактик в его поле работает как линза, растягивая эти объекты в поле зрения (подробнее об этом можно прочитать в другой заметке на сайте). Предполагалось, что такие галактики растут за счёт слияния с соседними небольшими галактиками, однако непонятно, почему такие процессы не сопровождаются здесь формированием звёзд в поглощаемых галактиках: все звёзды сформировались раньше, в диске исходной галактики. В статье Nature (2017 г.) высказываются предположения о том, что в процессе старения галактики перестраивают свою структуру, а не просто меняют форму за счёт слияния с другими галактиками.
4. Каннибал (Андромеда) и «галактическая археология»
Многие гигантские галактики поглощают небольших соседей. Так поступает галактика Андромеды — ближайшая к нам крупная галактика в местном галактическом скоплении. Она поглощает соседей по меньшей мере в течение 10 миллиардов лет. Это можно установить по кинематике примерно 100 шаровых скоплений, вращающихся вокруг галактики в её внешнем гало: они разделяются на группы, соответствующие разным этапам аккреции (поглощения) большой галактикой (см. статью в Nature, 2019). Через 4,5 миллиарда лет две крупнейших галактики скопления — Андромеда и наша Галактика — сольются, только пока неясно, кто кого проглотит.
5. Головастик
Группа галактик находится на расстоянии 300 миллионов световых лет (это HCG 98 в Рыбах, или «компактная группа Хиксона» — см. статью по ссылке). Хвост у вытянутой галактической структуры имеет длину 500 тысяч световых лет, в десять раз больше размеров Млечного Пути. Объект описали в статье 2018 г. в MNRAS. Такая конфигурация вызвана столкновением: две дисковые галактики зажали в тиски небольшую карликовую галактику, выдавив остаток её звёзд в виде длинного хвоста за счёт приливных сил. Галактика «Головастик» (tadpole) — это то, что осталось от разрушенной галактики. Через несколько миллиардов лет процесс слияния закончится, и участники столкновения составят один галактический объект с более простой конфигурацией.
6. Змей Горыныч
Взаимодействующие галактики часто выглядят как довольно причудливые космические объекты. «Самая яркая галактика Вселенной» (по крайней мере, на 2015 год), или галактика W2246-0526 класса «яркие инфракрасные галактики» в Водолее всосала половину содержимого из трёх соседних галактик меньшего размера. Переток массы заметен в виде потоков звёздного вещества между галактиками, обнаруженных в субмиллиметровом диапазоне на массиве радиотелескопов ALMA в Чили. Более того, поглощаемый из других галактик материал, по-видимому, является одним из механизмов, обеспечивающих её аномально высокую светимость (статья об этом в Science). Это пока самый дальний зафиксированный случай «галактического каннибализма» — структура находится на расстоянии 12 миллиардов световых лет. Кроме того, это единственный известный пример поедания одновременно более одного соседа.
7. Медвежонок
Карликовая и примитивная по составу галактика находится на расстоянии 49 миллионов лет в созвездии Большой Медведицы. По этой причине первооткрыватели прозвали её Little Cub, или (контекстно) «Медвежонок» (на русскоязычных новостных ресурсах это умудрились перевести как «маленький куб» (?!), не усмотрев, очевидно, разницы между «кубом» cube и «детёнышем» cub). Интересна тем, что материал из неё интенсивно перетягивает соседняя крупная галактика NGC 3359, похожая на нашу (статья 2017 г. о её открытии и свойствах в Astrophysical Journal Letters). Галактика формирует новые звёзды, но находится в «спящем» состоянии: её вещество не претерпело сильных изменений со времени, близкого к Большому Взрыву (она обладает исключительно малой «металличностью», то есть малым содержанием элементов тяжелее водорода и гелия, что характерно для самых первых поколений звёзд). Притяжение крупной галактики позволяет подробнее изучить её вещество в вытягиваемом из галактики «шлейфе».
8. Цветок
Галактика ESO 381-12 на расстоянии 270 миллионов световых лет в созвездии Кентавра относится к «линзовидному» типу (lenticular, или S0) — промежуточному между спиральной галактикой наподобие Млечного Пути и вытянутой эллиптической галактикой. От галактического ядра в стороны отходят неровные «лепестки». Пока неясно, как они образовались. Возможно, это следы ударных волн от сравнительно недавнего столкновения галактик, в результате которого галактика также получила новый запас «топлива» для интенсивного формирования звёзд.
9. Вертушка
Фотогеничная галактика из каталога Мессье под номером 83 находится в созвездии Гидры на расстоянии 15 миллионов световых лет. Любители астрофотографии называют её «вертушка» (Pinwheel Galaxy). Это тип галактики с центральной перемычкой, как и Млечный Путь. Она интересна по нескольким причинам. Во-первых, в её центре находится двойное ядро (или два ядра). Возможно, речь идёт о двух сверхмассивных чёрных дырах, удерживающих галактику как единое целое, или же это деформированный звёздный диск, вращающийся вокруг одной чёрной дыры. Таким же свойством обладает соседняя с нами галактика Андромеды. Во-вторых, Messier 83 — место, где в изобилии образуются Сверхновые. Астрономы уже зафиксировали шесть взрывов Сверхновых и около 300 их остатков. По этому признаку галактика входит в тройку лидеров среди всех наблюдаемых. Столько же Сверхновых обнаружено только в M61, и на первом месте — NGC 6946, в которой наблюдали взрывы девяти сверхновых.
10. Галактика-паразит
Психоделический одуванчик на снимке Hubble — это два объекта на одном луче зрения. Удалённая галактика — светлое пятно снизу справа. Её почти закрывает небольшая звезда (HD 107146) в Млечном Пути: происходит транзит ближней звезды на фоне галактики. Вся конструкция находится в созвездии Волосы Вероники.
Сама звезда похожа на Солнце, расположена рядом — на расстоянии 90 световых лет от нас, и вряд ли видна невооружённым глазом (видимая звёздная величина 7m), но её возраст всего 80-200 миллионов лет, и она интересна своим околозвёздным пылевым диском — одним из первых, обнаруженных в звёздах такого типа. Звезда на снимке закрыта (зелёный кружок в центре) — так можно разглядеть её «корону» на просвет — в свете удалённой галактики. Галактика получила название Vermin galaxy, или «галактика-паразит»; возможно, по сходству с вирусом, атакующим клетку, или просто потому, что она мешала астрономам наблюдать за звездой. Однако галактика оказалась удобной «фоновой подсветкой», позволившей дополнительно изучить пылевой диск звезды (в 2009 году даже появилась статья, обосновывающая наличие экзопланеты у этой звезды). В своём движении звезда проходит перед дальней галактикой, и в 2020 году полностью её закроет. До этого астрономы имеют возможность изучить спектральный состав околозвёздного диска, воспользовавшись удалённым источником света на заднем плане.
11. Глаз
Пара IC 2163 и NGC 2207 — взаимодействующие спиральные галактики на расстоянии 114 миллионов световых лет в созвездии Большого Пса. Вытянутые и кольцеобразные структуры — потоки звёзд и межзвёздной пыли, перетекающие между галактиками под действием приливных сил. Галактики двигались по касательной друг к другу и находятся в первой стадии слияния, в которой оба их ядра («глаза») ещё чётко различимы. На фотографии — композитный снимок в псевдоцветах: синие оттенки — видимый диапазон Хаббла, но переток вещества фиксируется в миллиметровом диапазоне при помощи радиокластера ALMA (красный цвет). Предполагают, что такие структуры существуют только несколько десятков миллионов лет. Переток материала из-за притяжения галактик накладывается на собственное орбитальное движение вещества внутри, при этом в потоках газа создаются благоприятные условия для формирования новых звёзд.
12. Два сердца
Большая часть галактик, вероятно, удерживается сверхмассивными чёрными дырами. В некоторых галактиках их две. Одна из таких — спиральная галактика NGC 7674 на расстоянии 400 миллионов световых лет в созвездии Пегаса. В ней две чёрные дыры с суммарной массой 40 миллионов солнечных масс, отстоящие друг от друга на один световой год. Они просматриваются в радиодиапазоне как два различимых компактных источника радиоволн в центре галактики (статья 2017 г. в Nature). Возможно, такая структура сформировалась при слиянии двух галактик. Известна ещё только одна сверхмассивная галактика с двумя чёрными дырами в ядре — это 0402+379, тоже наблюдаемая в радиодиапазоне.
13. Галактика — «жестяной барабан»
Реликтовая галактика NGC 1277 на расстоянии 240 миллионов световых лет в созвездии Персея, исследованная по данным «Хаббла» в 2018 году, скорее всего, почти не эволюционирует последние 10 миллиардов лет и относится к «старым» галактикам без активного звёздоформирования (red and dead). Предполагается (статья в Nature), что остановка в развитии вызвана слишком высокой скоростью её собственного движения, так, что она не успевает вовлекать в свою орбиту соседние галактики (скорость перемещения 3,2 млн км/ч). При этом в галактику не поступает газ и пыль из соседних галактик, то есть она остаётся без вещества для формирования новых звёзд. Некоторые астрономы считают, что большинство галактик на ранних стадиях выглядели подобным образом и эволюционировали до спиралевидных или других типов позднее, при слиянии с другими галактиками.
14. Галактика, летящая к нам
Большинство галактик удаляется от нас вследствие расширения Вселенной. Однако для ближних объектов это правило может не работать. Спиральная галактика Messier 90 на расстоянии 60 миллионов лет от нас, наоборот, перемещается в сторону Млечного Пути. Это установлено по смещению спектральных линий: в отличие от удаляющихся галактик, спектр M90 обнаруживает не красное, а синее смещение — объект перемещается к нам. На таких сравнительно небольших расстояниях принцип космологического разбегания ещё не работает, и «расширение Вселенной» вполне может компенсироваться собственным движением космических объектов. Галактика является частью крупного галактического скопления в созвездии Девы (Virgo Cluster) и, как все объекты каталога Мессье, её можно увидеть при помощи любительской оптики. По соседству находится галактика M87, ставшая известной благодаря первой «фотографии» чёрной дыры.
15. Млечный Путь
Наша Галактика — одна из двух сверхкрупных представителей Местной группы (другая — Галактика Андромеды; за ними с большим отрывом следует галактика Треугольника). Вокруг них кружится несколько десятков спутников разного размера, которые они время от времени поглощают. Наиболее известные — Большое и Малое Магеллановы Облака, видимые в южном небе. Недавние исследования структуры Местной группы с использованием компьютерного моделирования, включая распределение тёмной материи, показали, что эти спутники могут иметь сложные траектории, мигрируя между более массивными членами группы (статья по результатам моделирования вышла в 2019 г. в MNRAS). Несколько ультраслабых галактик и два более крупных спутника Млечного Пути — галактики Печи и Киля (т. е. галактики, видимые в соответствующих созвездиях Fornax и Carina), возможно, ранее были спутниками Большого Магелланова Облака и перетянуты оттуда в орбиту нашей Галактики. Кроме того, карликовые галактики сами окружены своими галактическими спутниками. Так, Большое Магелланово Облако имеет составную структуру, включая намного меньшие карликовые галактики и звёздные скопления, и даже почти неразличимые структуры, преимущественно состоящие из тёмной материи.
