Астрономическая наука предполагает, что звёзды в большинстве случаев возникают в галактиках, однако имеются наблюдения, демонстрирующие возможность звездообразования за пределами галактик.
В астрономическом сообществе галактики считаются одним из немногих центров звездообразования. Только в нашей галактике по оценкам астрономов насчитывается около ста миллионов звёзд, практически все из которых образовались в Млечном Пути. Часть звезд могла присоединиться к Млечному Пути при поглощении им более мелких галактик, и, скорее всего, так происходит во многих галактиках Вселенной.
Возникает вопрос о возможности образования звезд за пределами галактик. В таком случае, где их можно найти? Если же это невозможно, каковы препятствия для этого явления?
Космическая паутина
Для понимания образования звёзд вне галактик необходимо изучать крупные структуры Вселенной. На представленных изображениях изображены скопления и группы скоплений галактик на больших расстояниях. Данные позволяют предположить, где за пределами галактик могут образовываться звезды.
Моделирование указывает на то, что при длительных интервалах времени газ во Вселенной склонны образовывать нитевидные структуры, напоминающие паутину. Такую структуру называют «Космической паутиной» и она свидетельствует о неоднородности газа во Вселенной. В одних местах концентрация газов очень высока, преимущественно в галактиках и вокруг них. Другие регионы содержат лишь небольшое количество газа, называемые пустотами.
Неравномерное распределение газа важно для формирования звезд, а также для существования галактик и скоплений галактик во Вселенной.
Образование звёзд требует высокой плотности газа, подвергающегося разрушению из-за силы тяжести. Области с крайне малым содержанием газа, скорее всего, не смогут сформировать звезды.
Межгалактическая среда
Где же далее искать интересующие нас объекты? Прежде всего, проверьте пространство между соседними галактиками. Межгалактическая среда, область между соседними галактиками, иногда содержит вещество, обычно в виде газа.
В межгалактической среде газ имеет несколько источников. Одним из них является материал, вынесенный ветрами из соседней галактики. Эти ветры могут возникать по нескольким причинам, например, при образовании звезд внутри этих галактик. Во время звездообразования газ и другие материалы сжимаются в прообразы звезд, а избыток материи выбрасывается вокруг с большой скоростью.
Сверхмассивные черные дыры, находящиеся в центрах галактик, также выступают источником излучения. Материя, падающая в черную дыру, нагреваестя, и её часть выбрасывается обратно в космос в форме струй.
Формирование звёзд в межгалактической среде затруднено несколькими факторами. Одна из причин — очень высокая температура газа, который испускает рентгеновское излучение. Астрономы именно таким образом впервые обнаружили межгалактическую среду. Для образования звёзд газ должен быть холодным, а межгалактическая среда не создаёт для этого необходимых условий.
Формирование звезд в межгалактическом пространстве затруднено из-за низкой плотности газа — около одного атома на кубический метр. Материя в этой среде постоянно возвращается обратно в галактики. В динамичной среде, где газы движутся в определенном направлении, звездообразование практически невозможно.
Видно, что образование звезд за пределами галактик невозможно… или нет?
Вселенная велика, и некоторые её места поражают странными явлениями. Звезды рождаются даже там, где по идее находится за пределами галактик. В последующих разделах мы изучим эти уникальные уголки нашей Вселенной.
Галактики типа «медуза»
В хвостах галактик типа «галактики-медузы», встречающихся внутри скоплений галактик, содержится газ, состоящий в основном из молекул водорода, важного компонента звездообразования.
Формирование хвостов галактик типа «Медуза» вызывается процессом, именуемым отрывом под действием давления поступающего потока.
Движущаяся в скоплении галактика сталкивается с давлением горячего газа внутри него, подобно тому, как человек на мотоцикле чувствует сопротивление ветра.
Иногда сила этого ветра становится такой великой, что перекрывает силу тяжести внутри галактики. Тогда газы изнутри галактики улетают со скоростью большого потока в виде хвоста. В этом хвосте и происходит рождение звёзд.
Формирование звёзд в газовых хвостах галактик типа «Медуза» определяется несколькими факторами, такими как охлаждение и нагрев газа, сжатие газа и др. Исследования показывают, что скорость и эффективность звездообразования в вытянутых газах ниже, чем в диске галактики.
Галактика D100, находящаяся в скоплении галактик Скопление Волос Вероники, является примером галактики типа «Медуза» с оттянутыми под давлением хвостами и активным звездообразованием. Исследования 2019 года использовали наблюдения космического телескопа Хаббл для изучения скорости звездообразования и определения возраста и массы звездных скоплений в этом облаке.
Скопление Девы включает галактики типа «Медуза» с хвостами звездообразования. Масса скопления Девы меньше массы скопления Волос Вероники, поэтому ожидалось отсутствия таких галактик. Однако таранное давление не всегда приводит к звездообразованию в хвостах галактик.
Газовые кольца
Формирование звёзд происходит также в газовых кольцах за пределами нашей галактики, например, в кольце Льва и кольце вокруг NGC 5291. Кольцо Льва расположено в группе галактик Льва I и представляет собой асимметричную кольцеобразную структуру из преимущественно атомарного водорода. В его центре находятся две галактики — NGC 3384 и M105.
Точное происхождение кольца неизвестно. В настоящее время предполагается, что структура состоит либо из первоначального газа, либо является результатом образования газового выброса при взаимодействии галактик. Такое воздействие не связано с таранным давлением, которое привело бы к образованию односторонних хвостов, а не кольцевой структуры.
Кольцо Льва демонстрирует незначительный уровень звездообразования. Несмотря на то, что звездамogenesis в кольце Льва происходит, его интенсивность ниже, чем в других кольцевых структурах, например, в кольце NGC 5291.
NGC 5291 – это группа взаимодействующих галактик. Вокруг NGC 5291 находится кольцо с активным звездообразованием, состоящее из газа и звезд. Предполагается, что кольцо сформировалось из скопления NGC 5291. Взаимодействие галактик в NGC 5291 также привело к образованию звезд между самими галактиками.
Вывод
Звездообразование за пределами галактик не часто встречается. Теоретически возможно, но реальные условия этому не благоприятствуют. Такое звездообразование происходит только при исключительных обстоятельствах: в хвостах галактик типа Медуза или в таких местах, как кольцо Льва или NGC 5291.
Изучая процессы звездообразования, можно получить много информации о том, как изменяются галактики со временем. Это знание помогает понять эволюцию структур во Вселенной и дает подсказки о возможных изменениях процесса звездообразования в будущем. particularly useful for understanding other ways in which various objects (especially galaxies) continue to evolve in the universe.