НЕМНОГО СТРАННЫЕ ПРОПОРЦИИ. ПЕКУЛЯРНЫЕ ГАЛАКТИКИ

В необычности почти всегда ключ к разгадке тайны. Чем проще преступление, тем труднее докопаться до истины.

Артур Конан Дойл. Тайна Боскомской долины

Необычность, как правило, служит ключом, позволяющим узнать нечто особенное о самых заурядных вещах. Так, самым перспективным направлением в изучении обычного человеческого мозга стало изучение его дефектов или повреждений. С галактиками получилось так же. Эдвин Хаббл создал соблазнительно простой способ классификации галактик, изучив их общие очертания на астрономических фотографиях. Разделение галактик на эллиптические и спиральные с последующим выделением промежуточного класса линзообразных галактик, а также разделение спиральных галактик на обычные и пересеченные справедливо почти для всех каталогизированных галактик, за исключением примерно пяти процентов. Такие немногочисленные галактики-изгои, не укладывающиеся в привычные рамки, ни в коем случае не следует класть под сукно и игнорировать как неувязки, угрожающие стройности и непротиворечивости существующей Вселенной. Это одни из самых интересных типов галактик, и эти пекулярные, то есть странные (от англ. peculiar), галактики с их неправильными и причудливыми формами послужили стимулом к открытию некоторых поистине вселенских событий, происходивших во времена ранней истории галактик.

В 1966 году американский астроном Хэлтон Кристиан Арп опубликовал свой знаменитый «Атлас пекулярных галактик». В нем содержались снятые с помощью телескопа «Хейл» фотографии 338 участков, общее число пекулярных галактик на которых составляло 591. На нашей иллюстрации показан один из объектов, его номер 271. Арп выбрал галактики для своего каталога из более ранних трудов Цвики и Воронцова-Вельяминова.

Этот труд во многих отношениях оказался важным и одновременно противоречивым. Во-первых, что касается очертаний галактик, он был призван устранить существовавшую путаницу и упростить картину галактических форм в умах астрономов, которые не были специалистами в этой области. Наиболее живописные и симметричные спиральные галактики изображаются в качестве иллюстраций чаще, чем другие, так как они выигрышны с эстетической точки зрения. Из-за этого можно забыть даже о том, что и среди спиральных галактик немало таких, которые непросты и несимметричны. Но у Арпа была и другая цель: он принадлежал к той небольшой части астрономов, которые сомневались, что красное смещение галактик целиком и полностью обусловлено эффектом Доплера, то есть скоростью их разбегания. Он отстаивал точку зрения, что причины красного смещения галактик могут быть гораздо более экзотическими, и объяснение этих причин может дать новая физика. Кроме того, он скептически относился к гипотезе Большого взрыва и теории расширяющейся Вселенной, хотя и не предлагал альтернативных теорий, которые позволили бы объяснить все существующие аномалии в рамках известных законов природы. Поэтому неудивительно, что Арпа особенно интересовали объекты, не укладывавшиеся в существующую научную парадигму.

Такие пекулярные объекты время от времени попадались при выполнении наблюдательных программ. Причины их странности часто оказывались вполне прозаическими: необычная форма объяснялась оптическими наложениями или близким расположением обычных галактик. Но активно их выискивал и собирал архив подозреваемых, который все пополнялся и пополнялся неправильными галактиками. Особенно его интересовали ситуации, в которых две галактики, казалось бы, были связаны друг с другом линиями, заполненными звездами, но при этом показатели красного смещения этих двух галактик сильно различались. Если бы они действительно находились очень близко друг к другу (а на такую мысль наводили существующие между ними звездные мосты), то красное смещение не было надежным индикатором расстояния между ними. Но согласно господствующей парадигме следовало ориентироваться именно на красное смещение. Спорный момент, разумеется, заключается в том, что эти галактики вообще могут находиться далеко друг от друга. Расстояние до них может быть совсем разным, что можно предположить по различным значениям красного смещения, и в таком случае звездный мост между ними, очевидно, не существует. Просто между ними действительно находится что-то, что с Земли можно принять за физическую связку, учитывая, что реальное расположение галактик проецируется на небо. Если бы у нас была трехмерная карта неба, то мы могли бы видеть, какие объекты действительно расположены в пространстве близко друг к другу и есть ли между ними на самом деле связующая структура. Методы наблюдения постепенно улучшались, становились более точными. Поэтому стало возможно разъединить галактики, ранее казавшиеся сочлененными, и доказать, что подобные галактики-соседки, обладавшие очень разными показателями красного смещения, в трехмерном пространстве не имели реальных связующих мостов.

Каталог пекулярных галактик выявил крупную проблему, связанную с выводом общих заключений из отдельных особых случаев, отобранных только по признаку необычности. Пока на основании этих сведений не станет возможным выстроить логичную альтернативную теорию, пользы от них мало. Статистически количество необычных объектов вполне приемлемо, и если бы их использовали для обоснования нового, недоплеровского объяснения красного смещения, пришлось бы объяснить в этой парадигме и поведение остальных 95 процентов галактик, в случае с которыми доплеровская версия обеспечивает красивую непротиворечивую картину определения расстояний (подробно о красном смещении и эффекте Доплера будет рассказано в главе «Разбегающиеся Вселенные. Закон Хаббла» данной части).

Самый интересный тип объектов, которые встречаются в каталоге Арпа, – разрушенные галактики, которые подверглись столкновению с другой галактикой или прошли близко от другой галактики. Галактика может легко разрушиться в случае прямого попадания, если такой удар пройдет прямо через ее центр, оттуда станут изливаться симметричные круги материи, подобно тому как расходятся круги от брошенного в воду камешка. Красивым примером такого случая является галактика Колесо Телеги. Постепенно астрономы убеждались, что прямые и близкие контакты между галактиками сыграли очень важную роль в истории Вселенной. Если Вселенная расширяется, это позволяет предположить, что ранее ее части были гораздо ближе друг к другу, чем сейчас, и тогда такие столкновения были гораздо более обычны, чем в недавнем прошлом. Сразу возник вопрос, нельзя ли объяснить с помощью такой схемы появление камертона Хаббла. Что, если сначала все галактики были спиральными, а потом начали сталкиваться и сливаться – настолько сильно, что приобретали эллиптическую форму? К сожалению, жизненный цикл галактик не мог быть так прост. Это автоматически означало бы, что все звезды в спиральных галактиках должны быть старше, чем звезды в галактиках других типов, а такое предположение не подтвердилось.

По мере возрастания вычислительных мощностей современных компьютеров ученые получили возможность моделировать сближение и столкновения галактик, в которых содержится большое количество звезд, межзвездной пыли и газа. Результаты захватывают дух, это одна из самых значительных попыток компьютерного моделирования процессов, которые на сегодняшний день предпринимаются в научных исследованиях. Они позволяют объяснить происхождение многих странных гибридов, которые встречаются среди галактик. Мы также стали лучше понимать весь процесс формирования галактик. Они образуются в результате накопления и слияния многочисленных некрупных облаков вещества, и таким образом весь процесс взаимодействия и слияния является неотъемлемым этапом их формирования. Большая часть наблюдаемых нами галактик – парные, и они подвергаются значительным взаимным гравитационным воздействиям. В будущем наши способности к анализу таких близких контактов будут совершенствоваться как по точности, так и по широте охватываемого материала, в то время как мощности наших крупнейших компьютеров позволят процессу формирования галактик занять достойное место среди других экспериментальных научных проблем. Изучение пекулярных галактик и атлас Арпа, классифицирующий аномальные объекты и странности Вселенной, сыграли важную роль в привлечении внимания астрономов к процессам, разрушающим обычные галактики. Кроме того, пекулярность натолкнула ученых на важнейшие догадки, которые помогли лучше понять нормальность как таковую. Все это удалось сделать только с помощью изобразительной информации.