Три пары галактик, и только одна из них действительно вместе

На этом кадре три пары галактик, и все три выглядят примерно одинаково — два светящихся пятна рядом друг с другом. Но общего у них почти ничего нет. Одна пара — случайные соседи по небу. Вторая только притворяется парой, хотя обманула даже опытный глаз. И лишь третья действительно взаимодействует и через миллиард лет станет одной галактикой.

Почему пара галактик — не всегда пара

Снимок — это плоская проекция. Две галактики на нем могут стоять рядом на небе, но одна при этом окажется вдвое дальше другой: разницу в расстоянии глаз не увидит.

Чтобы понять, связаны ли галактики физически, нужны не картинки, а спектры. По ним измеряют лучевую скорость — с какой скоростью объект удаляется от нас или приближается. Если у двух галактик скорости различаются на сотни или тысячи километров в секунду, они не смогут удержать друг друга гравитацией: такая пара просто пролетит мимо, если вообще находится на сравнимом расстоянии.

Есть и второй признак — форма. Приливные силы, растягивающие галактику неравномерно, вытягивают из нее хвосты и перемычки из звезд и газа. Такие искажения видно прямо на снимке, и именно они выдают нижнюю пару на этом кадре.

Галактика с полярным кольцом: как получилась NGC 4650A

Верхняя пара — не связанные между собой галактики, по крайней мере сейчас. Та что правее, отмеченная как NGC 4650A, — один из самых знаменитых объектов своего класса.

Это галактика с полярным кольцом. У нее два практически перпендикулярных компонента: плоская центральная галактика линзовидного типа со старым населением звезд — и почти вертикальное кольцо из газа, пыли и молодых горячих звезд, которое вращается через полюса. На снимке оно и есть та самая голубая полоса, перечеркивающая объект.

Такие галактики редки: полярное кольцо находят примерно у половины процента ближайших линзовидных галактик. NGC 4650A — прототип класса и одна из четырех самых изученных подобных систем.

Откуда берется кольцо? Основных сценариев три:

• слияние. Две дисковые галактики сталкиваются почти под прямым углом, и от одной из них остается вращающаяся вокруг полюсов структура;
• приливной захват. Мимо проходит богатая газом галактика, а первая стягивает с нее вещество к себе на полярную орбиту;
• холодная аккреция. Галактика миллиарды лет спокойно набирает газ из космической нити — крупномасштабной структуры Вселенной, — и этот газ изначально приходит под большим углом к ее диску.

Наблюдения последних двух десятилетий — двежения звезд, химический состав, распределение массы — для NGC 4650A чаще указывают на захват внешнего газа, а не на катастрофическое слияние. Более того, выяснилось, что «кольцо» у нее скорее полноценный полярный диск: протяженная структура, а не узкий обруч.

Полярные кольца и темная материя

У полярных колец есть неожиданная научная ценность. Обычная галактика дает нам вращение вещества только в одной плоскости — и по нему можно оценить массу, но не форму невидимого гало темной материи вокруг.

А здесь вещество вращается сразу в двух почти перпендикулярных плоскостях. Сравнив скорости вращения в диске и в кольце, можно попробовать восстановить трехмерную форму гравитационного потенциала — то есть буквально измерить форму гало, понять, сплюснуто оно или сферично.

Для NGC 4650A модели дают заметно сплюснутое гало, вытянутое вдоль плоскости полярного диска. Результат зависит от предположений модели и остается предметом дискуссии, но сама возможность такого измерения делает галактики с полярными кольцами одной из немногих доступных лабораторий для изучения распределения темной материи.

NGC 4650: спираль с перемычкой, чья соседка только кажется близкой

Средняя пара — самая коварная. Две галактики выглядят так, будто уже тянутся друг к другу и вот-вот начнут взаимодействовать.

Однако измерения говорят об обратном: их относительные скорости слишком велики, чтобы пара была гравитационно связанной. Визуальное впечатление здесь обманывает.

Крупнейщая из этих двух — NGC 4650, спиральная галактика с яркой звездной перемычкой поперек центра. Обратите внимание на номер: NGC 4650 и NGC 4650A — разные объекты. Буквенные добавки в каталогах обычно значат лишь то, что объект нашли рядом на небе с уже пронумерованным, а не то, что они родственники.

NGC 4622A и NGC 4622B: пара, которая действительно сливается

Нижняя пара — единственная настоящая. Эти две галактики активно взаимодействуют: гравитация уже исказила их форму, перемешивает газ и запускает вспышки звездообразования там, где облака сталкиваются и сжимаются.

Финал предсказуем. Примерно через миллиард лет NGC 4622A и NGC 4622B перестанут быть двумя объектами и станут одной галактикой — скорее всего, бесформенной эллиптической, потерявшей прежние спиральные узоры.

Здесь тоже стоит быть внимательным с номерами: NGC 4622A и NGC 4622B — не имеют отношения к галактике NGC 4622, знаменитой тем, что у нее обнаружены спиральные рукава, закрученные как по, так и против часовой стрелки. Это просто соседи по каталожной клетке неба.

Где находятся эти галактики

Все шесть объектов лежат в созвездии Центавра — южном созвездии, недоступном для наблюдателей средней полосы России, и предположительно относятся к скоплению Центавра (Abell 3526).

Это одно из ближайших к нам богатых скоплений галактик: расстояние до него оценивают примерно в 150–170 миллионов световых лет, а сама NGC 4650A по разным оценкам находится чуть ближе, около 130 миллионов световых лет от нас. Ярчайший член скопления — массивная эллиптическая галактика NGC 4696. Скопление входит в сверхскопление Гидры-Центавра и лежит в той области неба, куда движется наша Местная группа под действием Великого аттрактора.

Скопления галактик — самая «людная» среда во Вселенной, и именно поэтому один кадр умещает сразу три стадии галактической жизни: последствия давнего захвата вещества, случайную встречу на большой скорости и слияние в процессе.