Галактика Андромеда приближается к Млечному Пути со скоростью 120 км/с, приблизительно через 4,5 млрд лет между крупнейшими галактиками Местной группы неизбежно столкновение. Что произойдет с галактиками при слиянии?
Согласно компьютерному моделированию через три миллиарда лет Андромеда и Млечный Путь сблизятся настолько, что наблюдатель с Земли сможет видеть звезды в соседней галактике невооруженным глазом. Процесс слияния дисков галактик растянется во времени на два миллиарда лет, в результате образуется одна гигантская эллиптическая галактика под названием Млекомеда.
Карликовые галактики Млечным Путем уже поглощались ранее, например астрономы полагают, что звезда Арктур находилась в другой галактике, вместе с 52 соседними звездами Арктур обладает собственным движением в отличие от других звезды нашей галактики, а также имеет несвойственный другим звездам Млечного Пути химический состав.
Если столкновение с карликовыми галактиками проходило для Млечного Пути без изменений структуры галактики, то слияние с Андромедой полностью нарушит структуру спиральных рукавов двух галактик, множество звезд и космических тел будут выброшены за пределы Млекомеды, в том числе Солнечная система с вероятностью 12%. Изменения будут проходить медленно, учитывая скорость изменений и значительные расстояния между звездами вероятность столкновений космических тел минимальна. Рукава галактик будут постоянно менять форму и кружить в динамичном вальсе вокруг сближающихся сверхмассивных черных дыр, центров галактик.
Рано или поздно произойдет грандиозное событие, слияние двух сверхмассивных черных дыр, бывших центров Млечного Пути и Андромеды. Впервые слияние двух черных дыр с расчетными массами 36 и 29 солнечных обнаружено детектором LIGO в 2015 году. После слияния масса объекта составила 62 солнечной, за 20 миллисекунд выделилось 3 солнечных массы в виде гравитационной энергии, это первое в истории прямое обнаружение гравитационных волн, что сходится с предсказаниями Эйнштейна. По оценкам LIGO, пиковая мощность гравитационных волн, излучаемая в последние моменты слияния черных дыр, более чем в десять раз превышала суммарную мощность света всех звезд и галактик в наблюдаемой Вселенной.
Гравитационные волны - это рябь в пространстве-времени, вызванная одними из самых сильных событий в космосе, столкновениями и слияниями массивных компактных звезд. Их существование было предсказано Эйнштейном в 1916 году, когда он показал, что ускоряющиеся массивные объекты будут так сильно сотрясать пространство-время, что от источника будут исходить волны искаженного пространства. Эти волны распространяются со скоростью света по Вселенной, неся с собой информацию об их катастрофическом происхождении, а также бесценные ключи к разгадке природы самой гравитации.
При столкновении крупных галактик сливаются сверхмассивные черные дыры с гравитационным влиянием на расстояния в миллионы световых лет. Динамическое трение способствует их сближению до нескольких парсеков и формированию тесной двойной системы, далее потеря орбитальной энергии приводит к сближению до одного парсека.
В теории черные дыры в тесной двойной системе передают энергию газу и звездам между ними, в процессе гравитационного маневра выбрасывается на высокой скорости вещество и теряется энергия. Но сжимается объем пространства, в котором происходит этот процесс, по мере сжатия орбиты и в тот момент, когда расстояние между черными дырами составит один парсек, между звездами останется крайне малое количество вещества, поэтому потребовались бы миллиарды лет для того, чтобы орбита уменьшилась до стадии слияния. Данная проблема известна под названием проблемой финального парсека.
Однако вопреки озвученной проблеме слияние сверхмассивных черных дыр обнаружено в квазаре PKS 1302-102 и в других объектах. Предложенные учеными гипотезы пока не подтверждены, вероятнее всего взаимодействие массивной двойной системы с окружающим веществом может забирать энергию двойной системы и привести к её сжатию.
Таким образом, ученые не знают физику слияния сверхмассивных черных дыр, как решается проблема финального парсека, сколько для этого нужно времени, сколько выделится гравитационной энергии и какова будет грандиозность этого процесса. С уверенностью можно сказать только то, что изменения при слиянии Андромеды и Млечного Пути будут происходить настолько медленно, что их не будут замечать многие поколения людей, если человечество сохранится к тому времени как биологический вид. Через 5 миллиардов лет Солнце исчерпает запасы водородного топлива, расширится в размерах и станет красным гигантом, испепелит Землю, поглотит Меркурий и Венеру, человечество будет вынуждено искать новый дом.
#космос #астрономия #физика #млечный путь #андромеда
