С тех самых пор когда впервые было установлено, что то, что мы сейчас называем галактиками, является обособленными удаленными звездными системами, и с тех пор как для галактик Эдвином Хабблом была построена его знаменитая последовательность, астрономов интересовала эволюция этих звездных систем.

В самом начале изучения галактик представления об их эволюции были очень примитивными и как правило сводились к эволюции вдоль Хаббловской последовательности от сферических к дисковым галактикам. По мере развития физическим моделей эволюции галактик, и по мере поступления все большего количества новой информации были предложены новые, уже физически хорошо обоснованные механизмы эволюции галактик, основанные на на малом и крупном мержинге, влиянии нетеплового источника в центре, на транзиентном образовании баров. В последнее время особенно популярной стала теория образования галактик посредством последовательного слияния (мержинга) галактик меньшего размера. В таком сценарии дисковые галактики образуются при мержинге с большим полным угловым моментом, а сфероидальные при мержинге с малым полным моментом.

При изучении эволюции галактик всегда особую роль играли линзовидные (S0) галактики. Линзовидные галактики – это как раз та точка на камертоне Хаббла, где последовательность дисковых галактик присоединяется к последовательности сфероидальных галактик. Эти галактики соответственно содержат как массивную сфероидальную компоненту(балдж), так и массивный звездный диск. Причем что важно, звездный диск совершенно не содержит газа, и соответственно там не идет звездообразование. Эволюция таких систем была особо интересна и непонятна, учитывая то, что S0 галактики имеют черты и эллиптических и дисковых галактик.

Предлагались различные модели образования линзовидных галактик: серия малых мержингов, которые могут обеспечить выпадение всего газа в центр и образование массивного сфероидального компонента; образование транзиентных баров (в силу внутренних неустойчивостей в диске или в результате приливного воздействия, которые также могут обеспечить выпадение всего газа на центр (из-за потерь газом углового момента в ударных волнах) и увеличение балджа из-за возникающих вертикальных неустойчивостей в диске.

Также был предложен механизм образования S0 галактик в скоплениях. Этот механизм связан с тем, что в скоплениях галактик было обнаружено большое количество горячего газа. И тогда при падении дисковой галактики поля на такое скопление весь газ галактики будет выметен под действием ram pressure и получится линзовидная галактика.

Судя по всему последний является наиболее вероятным сценарием образования линзовидных галактик, так как в последнее время были явно обнаружены падающие на скопления галактики с явными признаками происходящего выметания газа. Таким образом, хотя для скоплений проблема образования линзовидных галактик, судя по всему решена (и это важно, учитывая то, что в скоплениях доля линзовидных галактик больше, чем среди галактик поля), но для галактик поля проблема остается.

Именно поэтому детальное исследование индивидуальных галактик поля интересно, и способно указать на истинную причину образования линзовидных галактик поля. В этой статье мы рассмотрим детальное фотометрическое и спектральное исследование необычной линзовидной галактики NGC 474. Эта галактика обладает необычными внешними оболочками, особенной внутренней фотометрической структурой, кинематическими пекулярностями в центре, а также областями ионизованного газа.

NGC 474 (другие обозначения – UGC 864, MCG 0-4-85, ZWG 385.71, ARP 227, PGC 4801) – линзообразная галактика (S0) в созвездии Рыбы. Открыта Уильямом Гершелем в 1784 году, описывается Дрейером как «довольно яркий, маленький объект, значительно более яркий в середине, более восточный из двух объектов». Второй объект – NGC 470.

Входит в состав групп галактик NGC 470 (группа галактик) (17 объектов) и NGC 524 (14 объектов). Помимо неё в составе последней наиболее яркими представителями группы являются NGC 470, NGC 520. Этот объект входит в число перечисленных в оригинальной редакции «Нового общего каталога».

NGC 474 является классическим примером галактики с оболочками – структурами, размещёнными вне диска и представляющими собой, возможно, остатки поглощённого компаньона, либо возмущения от близкого прохождения другой галактики. Кинематическая и фотометрическая оси галактики не совпадают.

Галактика демонстрирует признаки взаимодействия со спиральной галактикой NGC 470. Возможно, обе галактики погружены в общее облако нейтрального водорода.

Для начала нужно упомянуть работу 1994 года, в которой NGC 474 была определена, как кандидат на обладание химически выделенным ядром. Потом в 1996 году была опубликована работа, в которой по длиннощелевым данным было объявлено об обнаружении кинематически выделенного ядра в этой галактике. Был обнаружен поворот динамической оси вращения в центре галактики, и также несимметричная форма LOSVD. Наконец, в работе были проанализированы фотометрические свойства галактики, объединены с имевшимися на тот момент спектральными данными с целью определения происхождения оболочек в галактике.

Как только фотометрические наблюдения стали достаточно глубоки, что стали захватывать удаленные, слабые области галактик, стало ясно, что достаточно часто во внешних областях галактик, как дисковых, так и эллиптических, наблюдаются необычные структуры, такие как, например, оболочки или искривления дисков. Ярким примером галактики с оболочками является изучаемая нами галактика NGC 474.

Почти сразу основная гипотеза образования оболочек в галактиках с диском была связана с взаимодействием галактик. Однако, возникло два возможных сценария образования оболочек. Один сценарий был связан с возникновением волны плотности в звездном диске при слабо внешнем возмущении от пролетающего спутника. Другой же сценарий предусматривал полной поглощение пролетающего спутника, и, таким образом, оболочки в этой модели – это остатки поглощенного спутника рассеянные по телу галактики. Образование оболочек достаточно интенсивно исследовалось, в частности, при помощи численного моделирования и изучения отдельных галактик с оболочками. И сейчас можно достаточно уверенно сказать, что оболочки все-таки образуются при поглощении спутника галактикой.

NGC 474 является ярким представителем галактики с оболочками. На масштабах сравнимых и больших размера самой галактики явно видны оболочки различной структуры.

Во-первых, видно, что оболочки в галактике наблюдаются не только во внешних областях, но и во внутренних. Также помимо оболочек, имеющих вид дуг эллипсов с центром в центре галактики, виден очень необычный филамент, проходящий через всю галактику рядом с ее центром и заканчивающийся петлей. Наличие вышеупомянутого филамента позволяет однозначно отказаться от модели волн плотности в звездном диске и принять модель малого мержинга. Причем, исходя из внешнего вида оболочек, можно сделать вывод о сложной геометрии прошедшего малого мержинга (не исключено, что филамент, видимый рядом с центром, на самом деле, только проектируется туда) Интересно также отметить сложную филаментарную структуру одной из внешних оболочек.

НАСА опубликовало изображение центральной части гигантской эллиптической галактики NGC 474, созданное при помощи основного инструмента космического телескопа «Хаббл» – ACS. ACS делает снимки в широком диапазоне волн, от ближнего инфракрасного до ультрафиолетового. NGC 474 находится на расстоянии 100 млн световых лет от Земли и обладает диаметром примерно в 250 тысяч световых лет. Для сравнения: диаметр спиральной галактики Млечный Путь, в которой находится Солнечная система и Земля, составляет около 100 тысяч световых лет.

Как можно заметить по изображению, NGC 474 обладает несколькими «оболочками», точные причины возникновения которых пока не установлены. Предположительно, они появились в результате поглощения гигантской галактикой одной или нескольких меньших галактик. НАСА сравнивает вероятный процесс образования с появлением ряби на воде при падении камня. При поглощении галактики образовали аналог ряби, волны, которые, в свою очередь, и привели к появлению «оболочек» у NGC 474.

Подобной структурой обладают примерно 10% известных эллиптических галактик. Причём они обычно не соседствуют с другими галактиками и обитают в сравнительно пустом окружении, что также может свидетельствовать о поглощении соседей.

Что происходит с галактикой NGC 474? Многочисленные светящиеся оболочки выглядят странно и показывают неожиданно сложную структуру, хотя на менее глубоких изображениях эта эллиптическая галактика не имеет выраженных особенностей. Причина возникновения оболочек пока не понятна, однако возможно, что это приливные хвосты из остатков многих маленьких галактик, поглощенных за последний миллиард лет. В другой гипотезе предполагается, что оболочки могут быть похожи на рябь в пруду.

Продолжающееся столкновение со спиральной галактикой, которая на картинке находится правее NGC 474, вызывает волны плотности, распространяющиеся по гигантской галактике. Какой бы ни была причина, это изображение эффектно демонстрирует становящееся все более распространенным мнение, что по крайней мере некоторые эллиптические галактики сформировались сравнительно недавно, и что во внешних гало большинства больших галактик вещество не распределено плавно, а имеются особенности, вызванные частым взаимодействием с меньшими близкими галактиками или их поглощением. Гало нашей Галактики Млечный Путь является одним из примеров такой неожиданно сложной структуры.

По словам астрономов, данная галактика действительно велика – она в два с половиной раза превышает размеры Млечного Пути. Галактика имеет почти круглую форму и обладает несколькими слоями оболочки, которая располагается вокруг центрального ядра. Астрономы выяснили, что могло послужить причиной такой многослойности галактики. Эксперты пришли к выводу, что галактика имеет такую форму, так как ранее была двумя разными галактиками. Именно так будет выглядеть Млечный Путь и галактика Андромеды, когда они сольются.

Даже такие гигантские структуры в космосе, как галактики, меняются с проистечением времени. Около 13 млрд лет назад первые галактики представляли из себя небольшие сгустки материи. Они объединялись друг с другом, вырастая все больше и больше. Такой процесс слияния не остановился на заре нашей Вселенной, он продолжается и по сей день. Более того, наш родной Млечный Путь также вовлечен в этот процесс.

На данный момент наша галактика поглощает карликовую галактику Стрельца. По оценкам астрономов, Млечному Пути еще предстоит поглотить от 5 до 11 мелких галактик за все время своего существования. И даже тогда процесс слияния не завершится.

Через 4,5-5 млрд лет Млечный Путь начнет объединяться с галактикой Андромеда (M31), которая располагается по соседству. В этом процессе также может поучаствовать галактика Треугольника (M33). По предварительным расчетам, это глобальное слияние галактик, с участием Млечного Пути, произойдет вскоре после того, как в ядре Солнца закончится водород. Наша звезда начнет превращаться в красного гиганта, и возможно, поглотит Землю.

Снятая телескопом Hubble галактика NGC 474 очень погожа на то, как будет выглядеть Млечный Путь после слияния с Андромедой. Ни одна, ни вторая галактика больше не будут иметь эту захватывающую спиралевидную форму. Вместо этого появится скучная эллиптическая галактика.

Ученые объясняют, что когда две галактики сближаются друг с другом, сильная гравитация искажает их форму. В результате, каждая из двух галактик выбрасывает потоки газа и пыли, из которых может сформироваться многослойная оболочка, как у галактики NGC 474.

Также в образовавшейся галактике появляются звездные узлы – это места интенсивного звездообразования. Слияние галактик сталкивает облака газа и пыли, в которых начинаются появляться молодые, горячие звезды. Процесс звездообразования будет продолжаться до тех пор, пока в таких "питомниках" будет хватать газа и пыли.

Рано или поздно процесс звездообразования завершится, и тогда новая галактика примет эллиптическую форму. Именно это произошло с наблюдаемой галактикой NGC 474. Такая же судьба ждет и Млечный Путь с Андромедой.