Недавние исследования астрономов опровергли расхожее представление о галактиках как о неизменных и крайне стабильных структурах. Оказывается, они постоянно меняются, борясь с энтропией, и тем самым сами наводят порядок внутри себя. Это продолжается как минимум последние 8 миллиардов лет. Раньше ученые просто "отбраковывали" изменчивые галактики.

Ближайшую к нам галактику с античных времен люди видят невооруженным, но зорким глазом как слабое туманное пятнышко. Она вошла в каталог Месье под названием М31, в новом галактическом каталоге NGC 224, а самое древнее описание датировано 946 годом — это каталог неподвижных звезд персидского астронома древности Ас-Суфи! Первое телескопическое наблюдение этого объекта совершил немецкий астроном С. Мариус в 1512 году, а продолжил его В. Гершель уже в 1785 году, когда впервые увидел красноватую область в центре светлого пятна. Теперь это называют ядром галактики.

В 1864 году по спектру М31 исследователь У. Хаггинс сделал совершенно правильное заключение, что он не похож на спектры туманностей, а принадлежит множеству звезд, из которых состоит объект М 31. Теперь мы знаем, что их там содержится около триллиона! Первый "фотопортрет" туманности Андромеды получил И. Робертс в 1887 году, он увидел спиральную структуру объекта, но полет его фантазии не был соразмерен величию галактики М31: исследователь предположил, что это формируется подобие Солнечной системы!

Сейчас об этой огромной галактике известно много интересного. Есть сведения о ее ядре, окруженном ярким звездным диском, о черной дыре галактического центра, о спиральных рукавах и шаровых скоплениях звезд, о сверхновой SN 1885А, об усилении рентгеновского свечения в XXI веке, а также о том, что через 3-4 миллиарда лет она столкнется с нашей Галактикой — еще при жизни нашего Солнца.

В наше время наблюдения галактик стали гораздо более совершенны, миссии космического базирования осуществляют исследования широкомасштабными и весьма изощренными методами. Хотя сроки проведения современных наблюдений — это конец XX и начало XXI века, но современные данные сразу обрушили стойкий научный миф о незыблемой структуре галактических образований, устойчивой в течение вселенских миллиардов лет. Осознание гигантских масштабов этих объектов в свое время породило стойкую уверенность в том, что они стабильны и долговременны. Однако сейчас экспериментальные сведения дают иное направление мыслям ученых о сущности галактических преобразований!

Сотрудники Центра космических полетов имени Годдарда, крупнейшей лаборатории НАСА, сформулировали выводы следующим образом. Рассказывает космолог Сьюзен Кэссин: "Астрономы думали, что дисковидные галактики из близких нам районов Вселенной приняли свою нынешнюю форму около 8 миллиардов лет тому назад и затем почти не меняли ее. Тенденция, которую мы наблюдали во время нынешнего исследования, показывает прямо противоположное: галактики постоянно и устойчиво изменялись в течение этого периода". Таким образом, галактики изменчивы и динамика их преобразований практически непрерывна. Вот в этом ощущаем смену парадигмы в представлении о свойствах крупнейших образований во Вселенной, то есть галактиках.

Нужно заметить, что все галактики были типизированы, то есть рассортированы по характерным признакам. Их определяют как эллиптические, спиральные, неправильные, линзовидные (они же дисковидные), и разделяют на подклассы в типах. В дисковидных галактиках выражены явно процессы звездообразования, это характерно и для Млечного пути, и для Андромеды. Они имеют четко выраженное ядро, в котором концентрируется значительная часть массы, а вокруг такового вращается дисковидная структура периферии галактики, в которой видны спиральные "рукава".

По-видимому, в ранней фазе строения Вселенной все было не так: звезды не обращались вокруг центра, как наше Солнце, которое сейчас методично обходит вокруг центра Млечного пути. Светила тогда летели по достаточно произвольным траекториям, а галактический вращательный момент количества движения сформировался с течением времени. Тогда движение звезд приняло одно направление и стало упорядоченным вращательным. Ученые полагают, что произошло это урегулирование значительно позже, чем предполагалось ранее.

Масса галактики играла главную роль в происходящем: чем больше она была, тем быстрее галактика эволюционировала, превращаясь в упорядоченную вращающуюся дисковидную структуру. Наиболее массивные из них уже в раннем возрасте 6-7 миллиардов лет сформировали диск с периферией, регулярно вращающейся вокруг центрального ядра. Со временем скорость вращения периферийных областей галактик нарастала, и тогда происходила гомогенизация краевых компонентов: снижалось количество неупорядоченных структур, а движение в них звезд и газовых облаков упорядочивалось, подчиняясь общей тенденции.

Астрономы нашли объяснение устоявшемуся представлению об упорядоченности структур галактик для периода времени порядка 8 миллиардов лет тому назад. Это относится к галактикам, имеющим красное смещение, равное z = 1. При исследовании морфологии данных объектов выбраковывали и отбрасывали все те галактики, которые не выказывали упорядоченности — их считали нетипичными исключениями. Интересно, что таковых иногда могло быть даже больше, чем объектов, соответствующих правилам. Искусственный подбор "правильных" галактик демонстрировал упорядоченность дисков уже при z = 1 и приводил к ложным выводам о стабильности. А за динамические вариации отвечали галактики-"исключения", которые отбраковывались за нетипичность.

Исключив подобную фильтрацию галактических объектов, ученые исследовали движения звезд в 544 галактиках по проекту Deep Extragalactic Evolutionary Probe 2 (DEEP2) Galaxy Redshift Survey при помощи космического телескопа "Хаббл" и двойного 10-метрового наземного телескопа Обсерватории Кека, находящегося на Гавайских островах. Было выявлено, что не только 8 миллиардов лет тому назад, но даже и 2 миллиарда лет назад галактики продолжали процесс формирования упорядоченных дисков с их вращением вокруг ядер.

Вероятно, что эти результаты применимы в общем случае, и это может означать, что и наша Галактика имела подобную историю формирования. Можно предполагать, что Млечный путь в начальной фазе формирования имел отчасти хаотическое движение первоначального звездного населения, а затем после событий слияния, существенно увеличивших массу нашей Галактики, в ней постепенно сложилась вышеописанная регуляризация движения периферийной части звезд. Возрастание массы Галактики проявилось в создании порядка во вращательном движении периферии вокруг галактического центра.