Что делает пекулярные галактики такими необычными?

Астрономы наблюдали множество галактик во всей Вселенной, большинство из которых можно разделить на категории, но по пути они также открыли несколько необычных галактик!

В середине 1920-х годов Эдвин Хаббл, наблюдая за некоторыми объектами, называемыми туманностями, понял, что большинство из них имеют звезды и находятся за пределами нашей галактики. С тех пор люди добились огромных успехов в понимании различных видов галактик и их эволюции.

В то время как охота за галактиками велась на протяжении десятилетий, астрономы классифицировали определенные виды галактик как "пекулярные" галактики.

Если кто-то спросит вас, что такое галактики, и если вы имеете некоторое представление об астрономии, вам, скорее всего, придет на ум образ диска, заполненного газом и звездами.

Так что же такого особенного в необычных галактиках, что позволило выделить их в отдельную категорию? А также, почему они были помечены как "пекулярные"?

Прежде чем мы погрузимся в мир необычных галактик, было бы интересно сначала рассмотреть различные типы галактик. Это поможет нам понять значение особых галактик.

Последовательность Хаббла

Галактики обычно классифицируются по системе, известной как классификация Хаббла или последовательность Хаббла. В ней обычные галактики классифицируются на основе их формы: эллиптические, линзовидные, спиральные и неправильные.

Эллиптические галактики выглядят гладкими, без особенностей и имеют эллиптическую форму. Спиральные галактики плоские, а распределение звезд в них таково, что делает их похожими на спираль. Спиральные галактики иногда имеют стержнеобразную структуру в центре; такие спирали называются спиральными галактиками с перемычкой.

Линзовидные галактики — это галактики, имеющие линзовидную структуру. Они состоят из расширенного диска, который окружает выпуклость в центре. Иногда линзовидные галактики имеют в центре объект в форме стержня. Такие лентикуляры называются лентикулярами с перемычкой. В последовательности Хаббла лентикуляры обозначаются как S0, а лентикуляры с перемычкой обозначаются как SB0.

Наконец, существуют неправильные галактики. Неправильные галактики - это те, которые не имеют какой-либо узнаваемой формы и обычно очень малы по размеру по сравнению с другими галактиками.

А как насчет необычных галактик? Можно сказать, что галактики, которые не вписываются ни в одну из категорий последовательности Хаббла, могут быть одной из таких галактик. Однако, похоже, что последовательность Хаббла охватывает все возможные конфигурации и формы, которые могут иметь галактики.

Определение пекулярных галактик

Оказывается, есть некоторые исключения. Когда Хэлтон Арп, американский астроном, хорошо известный своей работой над пекулярными и взаимодействующими галактиками, пытался понять галактики со спиральными рукавами, он в конце концов составил список галактик, которые на самом деле не вписывались в последовательность Хаббла. Этот список был назван "Атлас пекулярных галактик".

В своем атласе Арп перечислил и сфотографировал около 330 галактик, которые, по его мнению, были необычными. Затем он разделил эти галактики на четыре основные группы в зависимости от их характеристик, а также на пятую группу, содержащую шесть галактик, которую он назвал "Разные". По мнению Арпа, эти особенности могли проявляться как искажения в наблюдаемой морфологии таких галактик.

Арп продолжал изучать небо, чтобы собрать больше информации о спиральных рукавах и понять больше о необычных галактиках. В 1977 году он и Барри Мадор опубликовали еще один список, содержащий 25 категорий таких галактик. Среди категорий были взаимодействующие двойные (две галактики, взаимодействующие друг с другом), взаимодействующие тройные (три галактики, взаимодействующие друг с другом), галактики с джетом и т. д.

Используя наблюдения космического телескопа Хаббл, несколько астрономов сообщили, что процент необычных галактик значительно выше на больших расстояниях, но интерпретация того, что они собой представляют, была субъективной и варьировалась от одного астронома к другому. Таким образом, возникла необходимость разработать объективное определение для таких галактик.

В 1996 году А. Наим и О. Лахав попытались сформулировать некоторые параметры того, что может представлять собой необычная галактика. В своем исследовании они отметили субъективный характер классификаций, основанных на их особенностях.

Наим и Лахав отметили, что особенности могут быть как слабыми, так и сильными. Они получили это, изучив данные из атласа Арпа. Слабые особенности могут быть просто небольшими изменениями от моделей, которые мы обычно видим в галактиках. В то время как сильные особенности могут быть значительно большими отклонениями, при которых галактики выглядят совсем не так, как мы видим в других случаях.

Однако они отметили, что эти определения часто могут привести к путанице, поскольку они зависят от индивидуальных наблюдателей. Кроме того, существует большое количество изображений галактик, что делает визуальную классификацию гораздо менее осуществимой. Они попытались разработать более надежное определение, использующее количественные параметры, которые могли бы описать особенности.

Попытки количественной оценки особенностей

Один из количественных методов, предложенных ими, называется сопоставлением шаблонов. Здесь они сравнивали изображения необычных галактик с несколькими галактиками-шаблонами. Эти шаблонные галактики имели четкую классификацию в последовательности Хаббла. Разница между изображениями необычных и шаблонных галактик может быть определена количественно, что дает представление о степени необычности.

Другим способом было измерение индекса концентрации света и индекса асимметрии. Разница между значениями этих величин для нормальных и особенных галактик может дать нам степень особенностей. В обоих случаях мы видим, что сравнение с нормальными галактиками имеет место.

Наим и Лахав в своем исследовании 1996 года попытались количественно оценить степень необычности, но один из их главных выводов заключался в том, что такие особенности обычно возникают как асимметрии и неровности. Они могут быть сильными в одних галактиках, но очень тонкими в других. Граница между нормальными и необычными галактиками не является резкой, и степень отклонения имеет такое же фундаментальное значение, как и сами отклонения.

Еще одна попытка количественного описания была предпринята Лиором Шамиром и Джоном Уоллином в 2014 году. Здесь они использовали данные Слоановского цифрового обзора неба (SDSS) и разработали алгоритм, позволяющий автоматически определять необычные галактики.

Алгоритм не мог отличить фоновый шум от реальных галактик. Также некоторые галактики, обнаруженные алгоритмом, не показали никаких особенностей. Несмотря на это, он точно определил около 500 кандидатов в пекулярные галактики, которые затем были сгруппированы в зависимости от их морфологии.

Группы включают в себя пары, искаженные приливом (из-за гравитационного влияния), галактики со столкновением, голубые галактики с необычной морфологией, галактики с встроенными точечными источниками, галактики, видимые с ребра, и линейные особенности.

Также велись дискуссии о связи между пекулярными галактиками и активными галактическими ядрами (АЯГ). АЯГ — это галактики, центры которых намного ярче, чем остальная часть галактики. В то время как более ранние обзоры не были очень ясны в этом, недавние обзоры и космический телескоп Хаббла показывают, что пекулярные галактики, как правило, имеют более активное ядро.

Другие свойства пекулярных галактик

Некоторые исследования и наблюдения показывают, что звездообразование в пекулярных галактиках более нетипично, чем в обычных галактиках. Одно исследование показало, что такие аномальные скорости звездообразования связаны либо с взаимодействием галактик, либо со столкновением друг с другом.

Окружающая среда пекулярных галактик, как правило, довольно агрессивна. Поскольку эти галактики могут выбрасывать струи материи или взаимодействовать с другими галактиками, в их свойствах, особенно в их морфологии, произойдут серьезные изменения. Эти изменения проявляются как отклонения от того, что мы обычно наблюдаем, что делает галактику своеобразной.

С таким большим динамическим взаимодействием и столкновением газа и материи в пекулярных галактиках одним из следствий обычно является повышенная скорость звездообразования. Еще одним эффектом взаимодействия галактик друг с другом является повышенная ядерная активность.

Учитывая вышеизложенное, кажется очевидным, что различия между пекулярными и нормальными галактиками существуют. Хотя определение степени искажения основано на интуиции и зависит от наблюдателя, существует общее согласие относительно того, что будет представлять собой своеобразную галактику: взаимодействующие галактики, галактики с оптическими струями, сливающиеся галактики и так далее.

Таким образом, правильно сказать, что у пекулярных галактик есть особенности. Понимание их формирования и характерных свойств даст нам много информации об эволюции таких объектов. Это означает, что разные галактики формировались разными способами. Вселенная действительно поражает своим разнообразием галактик и всех других небесных объектов, открытых нами до сих пор!