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

Наши работы ставят целью выяснить, как внешнее гравитационное возмущение и перенос массы влияют на глобальную структуру галактик. Этот вопрос изучен относительно слабо, что, возможно, связано с большим разнообразием форм взаимодействующих галактик и, следовательно, с трудностями в поиске закономерностей. Другой важный вопрос: действительно ли взаимодействия были гораздо более частыми в прошлом, как это предсказывается современными теориями формирования галактик?

Что можно увидеть вооруженным глазом

При первом взгляде на снимки взаимодействующих галактик (рис. 2–5) поражает многообразие и причудливость форм. Эти объекты мало напоминают нормальные, относительно изолированные галактики, показанные на рис. 1. Чтобы сравнить их структуру со строением нормальных, симметричных галактик, нужно усреднить наблюдаемое распределение их поверхностной яркости. Выполнив такое усреднение (для этого существуют разные способы), можно построить сглаженное распределение яркости даже для объектов с выраженными особенностями.

Спиральные галактики, как правило, двухкомпонентные системы: в их структуре выделяют центральную конденсацию (балдж) и экспоненциальный диск. Балджи и диски галактик имеют много существенных различий и, как считается, могут иметь разное происхождение.

Для анализа структуры взаимодействующих галактик мы получили изображения 24 тесных взаимодействующих систем, состоящих из нескольких явно разделенных, т. е. еще не слившихся, галактик (примеры таких систем показаны на рис. 5). Наблюдения были проведены на 1.2-метровом телескопе Обсерватории Верхнего Прованса (Франция). Общие фотометрические характеристики балджей взаимодействующих спиралей оказались близки к таковым у балджей нормальных галактик.

Рис. 5.Контурные карты двух двойных взаимодействующих систем, которые построены по их изображениям, полученным на 1.2-метровом телескопе Обсерватории Верхнего Прованса. Диски видимых почти с ребра спиральных галактик демонстрируют крупномасштабные изгибы сво-???

Диски взаимодействующих спиральных галактик отличаются повышенной (примерно в 2–3 раза) поверхностной яркостью по сравнению с изолированными. Эту особенность можно объяснить усиленным темпом звездообразования в дисках взаимодействующих галактик. Наблюдения другого рода (например, анализ инфракрасного излучения) уже приводили ранее к подобным заключениям. Причины ускорения звездообразования при гравитационном возмущении галактик до конца неясны (усиление этого процесса в дисках часто объясняется, например, ростом частоты столкновений облаков молекулярного газа).

При взаимодействии галактик часть энергии орбитального движения переходит в их внутреннюю энергию. Как ясно из общих соображений, это должно приводить, в частности, к увеличению дисперсии скоростей звезд и к “разбуханию” звездных дисков. Мы рассмотрели оптическую структуру видимых “с ребра” взаимодействующих галактик и нашли, что их диски, действительно, имеют примерно в два раза большие относительные толщины (т. е. отношения вертикальных и радиальных масштабов распределения поверхностной яркости), чем диски обычных спиральных галактик. Эффективность приливного разогрева звездных дисков зависит от многих факторов, и в частности от соотношения видимой и скрытой масс в галактиках. Поэтому сравнение наблюдаемого эффекта с результатами численных расчетов (они пока, к сожалению, отсутствуют) могло бы дать новый подход к изучению скрытой массы.

Звездные диски изгибаются

Газовые диски большинства спиральных галактик (включая Млечный Путь) изогнуты так, что, если смотреть на них “с ребра”, они напоминают знак интеграла. Изгиб обычно начинается во внешних областях галактик (там, где звездная плотность очень мала), и поэтому до недавнего времени данных о таких изгибах было весьма мало. В тех же случаях, когда есть информация об искривлениях газового и оптического дисков, изгибы, прослеженные по двум подсистемам, почти совпадают, что позволяет думать об их общем происхождении.

С теоретической точки зрения искривление дисков у галактик все еще остается, по выражению Дж. Бинни, “захватывающей головоломкой”. Объяснить их возникновение и сохранение пытались приливным взаимодействием галактик, аккрецией вещества из межгалактического пространства на периферийные области дисков, действием межгалактического магнитного поля и др. Однако до сих пор ни один из предложенных механизмов так и не стал общепринятым. Основная причина такого положения — очевидный недостаток данных наблюдений, поскольку в радио- и оптическом диапазонах было изучено лишь несколько десятков видимых “с ребра” галактик.