После полувека наблюдений астрономам удалось, наконец, выяснить состав Облака Смит, которое на огромной скорости приближается к нашей Галактике. Оказалось, что некогда оно было частью Млечного Пути и сейчас просто «возвращается домой».

Облако Смит (англ. Smith's Cloud) является гигантским газовым облаком, в миллионы раз превышающее по массе наше Солнце, мчащимся в сторону Млечного Пути. Облако было открыто в 1963 году студенткой Лейденского университета в Нидерландах.

Газовое облако состоит по большей части из водорода, имеет протяжность 11000 световых лет и ширину 2500 световых лет. Это соизмеримо с размерами карликовой галактики. Расчёт траектории этого объекта показал, что приблизительно 70 миллионов лет назад он уже проходил сквозь диск нашей Галактики. 

Облако находится на расстоянии 8000 световых лет от Млечного Пути и приближается к нашей Галактике со скоростью 240 километров в секунду. При наблюдении с Земли облако имеет угловой размер 10°-12° (если бы оно было видимым невооруженным глазом, то имело бы протяжённость более 20 диаметров Луны). Объект был назван Облако Смит в честь Гейл Смит (англ. Gail Smith), имеющей сейчас фамилию Бигер (англ. Gail Bieger), которая открыла его 45 лет назад, когда была студенткой и изучала астрономию.

Облако Смит приблизительно через 30 миллионов лет столкнётся с галактикой Млечный Путь возле Рукава Персея приблизительно в четверти пути от центра нашей Галактики до Солнца. Следующее прохождение облака, которое ожидается через 30 миллионов лет, станет для него фатальным, однако запустит при этом впечатляющий процесс звездообразования, обеспечив появление 2 миллионов новых звезд.

Использование спектрографа космического телескопа «Хаббл» (Hubble) и данных с радиотелескопа Грин-Бэнк (Green Bank Telescope) позволило уточнить химический состав Облака Смит. В частности, обнаружены следы серы, которая может поглощать ультрафиолетовое излучение, приходящее от удаленных активных галактик. Сера считается прекрасным индикатором того, сколько вообще тяжелых элементов рассеяно в облаке, а это в свою очередь позволяет уточнить его генезис и подтвердить, что облако Смит когда-то было частью Млечного Пути.

Впрочем, на вопрос о том, почему оно было выброшено и покинуло Галактику, новое исследование пока что не отвечает. Результаты опубликованы в The Astrophysical Journal Letters в январе 2016 года.

Команде астрономов во главе с Феликсом Локманом (Felix Lockman), работающих с радиотелескопом Green Bank, удалось получить детальную картину облака и измерить его скорость. Точная дата окончательного столкновения остается невыясненной, поскольку пока нельзя установить, насколько облако Смит будет заторможено внешней пылевой «атмосферой», окружающей Млечный путь. Но исходя из направления его движения можно сказать, что местом встречи станет область примерно в четверть пути от центра галактики до Солнца, возле Рукава Персея.

Феликс Локман отдельно отмечает, что само по себе это столкновение вряд ли опасно для любых потенциально обитаемых миров, которые могут оказаться в области катастрофы. Несмотря на свою внушительную массу, облако остается облаком: вес его распределен по такому колоссальному объему, что оно вряд ли окажет серьезное влияние на судьбу существующих звезд и планет.

Сходное явление, произошедшее несколько десятков миллионов лет назад, могло стать причиной появления кольца звезд и пыли размерами около 2 тысяч световых лет, которое понемногу рассеивается неподалеку от Солнечной системы. В это кольцо входит большинство ярких звезд созвездия Орион и одноименной туманности. И хотя движения других водородных облаков, окружающих Млечный путь, пока не измерены, наверняка некоторые из них также столкнутся с нашей галактикой. По мнению Феликса Локмана, периодические появления таких облаков могут «подпитывать» галактику материалом для образования новых звезд. Похожие межгалактические столкновения астрономы наблюдают во Вселенной и сегодня. 

Команда астрономов из Швейцарии, Испании, Великобритании, США и Австралии полагает, что облако Смит окружено особой оболочкой, состоящей сплошь из темной материи.

Объект считается протогалактикой, который вряд ли станет галактикой, ведь в нем недостаточно материи для образования светил. Близость облака к Млечному Пути позволяет проследить за движением такого экзотического объекта и затем смоделировать его предполагаемое строение.

Данное облако Смит движется со скоростью около 240 километров в секунду в сторону Млечного Пути и находится на расстоянии примерно восьми миллионов световых лет от диска Галактики. Ученые полагают, что объект состоит из водорода, оболочка же из темной материи препятствует его полному распаду и помогла ему пройти через Галактику.

Как показывают наблюдения ученых, из темной материи состоит примерно 80 процентов Вселенной. Большинство высокоскоростных облаков считается побочными продуктами формирования галактик либо принимает участие в их образовании. Но имеются объекты, которые не вписываются в подобную схему. К ним, в частности, и относится это облако Смит.

При этом происхождение Облака Смит долгое время оставалось загадкой. Чтобы выяснить это, необходимо было узнать точный состав его газа, однако из-за разреженной структуры облака такая задача оказалась исключительно непростой. Лишь недавно, используя космический телескоп Hubble, французский астрофизик Николя Ленер (Nicolas Lehner) и его коллеги поставили точку в этой давней загадке. Ученые наблюдали ультрафиолетовое излучение активных ядер далеких галактик, расположенных за Облаком Смит. Часть этого излучения поглощается газовым облаком, и абсорбционные линии в этих УФ-спектрах выдали его состав.

Оказалось, что химически Облако Смит чрезвычайно близко к внешним областям нашего Млечного Пути – тем, что лежат от его центра примерно на 15 тысяч световых лет дальше, чем Солнце. Это, по мнению астрономов, прямо указывает на происхождение газового облака, которое могло быть выброшено из нашей Галактики еще 70 миллионов лет назад. И теперь оно просто «возвращается домой».

На нашу галактику падает гигантское облако газа, из которого могут сформироваться около миллиона новых звёзд, подобных Солнцу. Внешние области Млечного Пути уже чувствуют влияние облака, а в наш галактический диск оно врежется примерно через 40 миллионов лет.

Человечеству в некотором смысле повезло с местом обитания. Наша галактика – Млечный Путь – по галактическим меркам является гигантом и доминирует в своих ближайших окрестностях, где соперничать по степени влияния с нами может лишь туманность Андромеды – галактика M31. Кроме того, в отличие от огромного числа взаимодействующих, сливающихся и активных галактик Млечный Путь, похоже, самый неспокойный период своей жизни уже пережил.

Однако не всё так просто. По соседству осталось ещё немало карликовых галактик, а то и просто облаков газа, которым суждено стать частью нашей галактики в будущем. Американским астрономам удалось измерить удаленность и скорость одного из таких облаков – открытого в 1963 году облака Смит, а заодно выяснить его массу и химический состав. Оно оказалось поистине исполином, состоящим из реликтового газа, а насчёт его будущего у астрономов почти нет сомнений.

Через несколько десятков миллионов лет облако Смит врежется в диск нашей галактики, в котором рождается большинство её звёзд. С собой облако принесёт столько газа, что его хватит на образование миллиона звёзд, подобных Солнцу, и вскоре в галактике появится целая популяция молодых, массивных светил. А ещё через несколько миллионов лет, когда закончится их яркая, но короткая жизнь, нашу звёздную систему сотрясёт настоящий «салют» многих и многих вспышек сверхновых.

«Это будет похоже на взрыв бомбы, – говорит один из авторов работы Феликс Локман из Университета американского штата Виргиния. – А через несколько миллионов лет всё станет похоже на небесный Новый год с громадными петардами, во множестве взрывающимися в этом районе галактики».

По форме облако напоминает комету, причём её «голова» уже начала взаимодействовать с внешними областями Млечного Пути. Грубо говоря, столкновение уже началось – облако движется со скоростью около 100 километров в секунду относительно звёзд и газа нашей галактики, а его полная скорость составляет около 250–270 км/c относительно Земли и галактического центра.

То обстоятельство, что взаимодействие уже началось, может несколько отсрочить дату столкновения с плоскостью галактики – галактический газ слегка притормаживает облако. Тем не менее астрономы полагают, что оно достаточно крепкое, определённая сейчас орбита сильно не изменится и до «часа X» осталось около 40 миллионов лет.

Сейчас облако Смит находится всего в 8 тысячах световых лет от плоскости галактики со стороны, противоположной Солнцу, примерно в 25 тысячах световых лет от галактического центра и в 40 тысячах световых лет от Земли. Это самое близкое к спиральным рукавам гигантское высокоскоростное облако, известное астрономам.

Если орбита действительно не изменится, то столкновение произойдёт достаточно далеко от Солнца – в районе спирального рукава Персея, примерно на четверть оборота обгоняющего нас во вращении вокруг галактического центра. Именно в той части через десятки миллионов лет возникнет огромная область звездообразования, в которой будет множество ярких звёзд и часто будут вспыхивать сверхновые.

Впрочем, даже если бы облако упало прямо на Солнце, мы этого, скорее всего, не заметили бы: несмотря на гигантскую массу, она распределена по очень значительному объёму, и выделяют облако скорее его скорость и необычный химический состав, нежели большая плотность. Более того, не исключено, что многие миллионы лет назад что-то подобное действительно произошло прямо у нас в окрестностях.

По крайней мере, в настоящее время Солнце находится внутри так называемого пояса Гулда – огромного кольца из ярких молодых звёзд, имеющего около 2-3 тысяч световых лет в поперечнике. Предполагается, что пояс этот также возник в результате выпадения на плоскость Млечного Пути огромного облака газа. Столкновение инициировало массовое рождение звёзд, среди которых встречались и достаточно крупные.

Именно благодаря последним звездообразование стало распространяться, как круги по воде: взрывные волны от вспышек сверхновых, которыми заканчивается эволюция массивных звёзд, сжимали газ всё дальше и дальше от центра «взрыва» звездообразования, стимулируя тем самым рождение новых звёзд. Событие, которое породило этот «взрыв», произошло тогда, когда Солнце и Земля давно существовали, а на последней даже присутствовала жизнь. Так что и от нового столкновения ничего плохого ждать не приходится.

Облако газа весом в миллион солнечных масс направляется прямо на нашу галактику. Похоже, катастрофа неизбежна – правда, произойдет она где-то через 20-40 миллионов лет.