Даже если в него не попадает ничего нового, наш радиус увеличивается с каждой проходящей секундой.
Не секрет, что галактики со временем растут. Сила гравитации достаточно сильна, чтобы стягивать меньшие галактики, газовые облака и звездные скопления в более крупные даже на расстоянии в миллионы световых лет. Наш собственный Млечный Путь, вероятно, поглотил сотни меньших галактик за свою жизнь и продолжает поглощать карликовые спутники, которые нас окружают. Но есть более устойчивый и тонкий способ роста галактик: продолжая формировать звезды из уже находящегося внутри газа. В то время как большинство формирующихся звезд будут формироваться в плоскости или центральной выпуклости спиральной галактики, подобной нашей, новое исследование показало, что галактики также со временем растут наружу, а это означает, что их физические размеры увеличиваются в пространстве. Подразумевается, что наша собственная галактика увеличивается в размерах на 500 метров в секунду: увеличивается на световой год каждые 600 000 лет.
Когда галактики формируют звезды, обычно есть несколько триггеров, которые мы можем идентифицировать. Они включают:
- медленный монолитный коллапс холодного газового облака,
- ближайшая сверхновая, увеличивающая плотность ближайших газовых облаков,
- или гравитационное взаимодействие с ближайшей массой.
Галактики, которые взаимодействуют друг с другом, обычно имеют высокую скорость звездообразования, в то время как изолированная галактика, такая как наш Млечный Путь, относительно спокойна.
Тем не менее, мы по-прежнему выпускаем новых звезд. Несмотря на то, что в нашей галактике ежегодно образуется примерно одно новое количество звезд с массой Солнца, в основном они возникают в плотных облаках в галактической плоскости или, в меньшей степени, в центральной выпуклости. На окраинах галактики, где, как вы ожидаете, она будет увеличиваться в физическом размере, похоже, не так уж много областей звездообразования. Есть несколько небольших областей, видимых по краям, но они в основном игнорируются из-за низкой плотности новых звезд, которые они производят. Долгое время это было предположением по умолчанию: галактики не увеличиваются в радиусе, если в них не попадает новая материя. Но новый подход поставил этот старый способ мышления под серьезные сомнения, подразумевая, что спирали, подобные Млечному Пути, медленно и непрерывно растут с течением времени.
Вызов «статическому Млечному Пути» исходит из исследования Кристины Мартинес-Ломбилья, Игнасио Трухильо Кабреры и Йохана Х. Кнапена из Канарского института астрофизики. Находясь в плоскости Млечного Пути, очень сложно измерить слабые объекты, находящиеся на расстоянии тысяч световых лет, если они также находятся в галактической плоскости; на пути слишком много светонепроницаемой пыли. Вместо этого команда рассмотрела другие спиральные галактики, которые, как мы пришли к выводу, похожи на наш Млечный Путь, и специально посмотрела на края галактик, видимых с ребра.
Они измеряли эти объекты в трех различных длинах волн света: оптической (с помощью SDSS), ультрафиолетовой (с помощью GALEX) и инфракрасной (с помощью Spitzer), отслеживая цвета и движения звезд, обнаруженных в самом окраины этих галактик. Если вы сможете измерить достаточное количество света, исходящего от новообразованных звезд, вы сможете сделать вывод не только об их радиальном движении (по направлению к вам или от вас), но и об их вертикальном движении: движении вверх и вниз по диску. Именно этот тип движения позволяет вам определить время миграции, благодаря чему мы узнаем, сколько времени требуется звездам, чтобы удалиться от своих космических мест рождения. Эта последняя часть информации позволила команде сделать вывод о том, как быстро увеличиваются в размерах принимающие их галактики.
Вот тут-то и появляется Млечный Путь: измеряя все, что мы можем, в областях звездообразования вблизи наших галактических краев, мы можем сделать вывод о том, насколько быстро растет наша галактика. По словам Мартинеса-Ломбилья:
Млечный Путь уже довольно большой. Но наша работа показывает, что по крайней мере видимая ее часть медленно увеличивается в размерах по мере того, как звезды формируются на галактических окраинах. Это будет не быстро, но если бы вы могли путешествовать вперед во времени и посмотреть на галактику через 3 миллиарда лет, она была бы примерно на 5% больше, чем сегодня.
Это означает, что наша родная галактика расширяется на 500 метров в секунду: примерно как физический размер планеты Земля каждые 7 часов. За каждые 600 000 лет наш Млечный Путь увеличивается в радиусе на дополнительный световой год.
Несмотря на то, что подавляющее большинство звезд, формирующихся в спиральной галактике, рождаются в галактической плоскости, крошечная часть из них рождается на ее внешних границах. Эти новые звезды в конечном итоге будут распределены во многих различных направлениях, некоторые из которых окажутся на больших расстояниях от галактического центра, чем любые другие звезды, которые когда-либо формировались. Эффект тонкий и незначительный, и он должен продолжаться до тех пор, пока в галактике есть новый газ, который продолжает его формировать.
Для такой галактики, как наш Млечный Путь, этот медленный рост будет продолжаться немногим более 4 миллиардов лет, когда другой эффект внезапно возьмет верх и доминирует: наше предстоящее слияние с Андромедой.
В то время светящиеся размеры нас и нашей старшей сестры будут примерно на 7% больше, чем сейчас, но слияние, несомненно, изменит размер и распределение наших звезд в драматическая мода. Другие галактики, однако, существуют почти в полной изоляции, наиболее экстремальным примером является MCG+01-02-015, рядом с которой нет других известных галактик на расстоянии более 100 миллионов световых лет во всех направлениях. Насколько нам известно, это самая одинокая галактика во Вселенной.
Тем не менее, благодаря этому новому анализу, теперь мы знаем, что даже если вы покинете галактику в полном одиночестве, она все равно продолжит расти. В то время как большая часть этого роста будет происходить внутри, небольшая, но значительная часть будет происходить на краях, что приведет к увеличению физического размера. К тому времени, когда Вселенная станет в три раза старше, чем сейчас, изолированная галактика, подобная Млечному Пути, будет вдвое больше в диаметре, чем сегодня, даже если в нее больше ничего не попадет. Пока внутри галактики достаточно газа, чтобы медленно, неуклонно производить звезды, она будет продолжать расти. Возможно, это не имеет никакого отношения к расширяющейся Вселенной, но как-то обнадеживает то, что даже когда расстояния между ними увеличиваются, сами галактики будут расширяться сами по себе.