Объект на рисунке близок к состоянию полного слияния, поскольку имеет одно ядро, однако ясно видны 2 хвоста от не полностью слившихся галактических дисков.
У галактики Маркарян 231 процессы слияния прошли значительно дальше и хвосты гораздо слабее, чем основное тело. Этот квазар — самый яркий известный нам космический объект — находится на расстоянии 1 миллиарда световых лет от Млечного Пути.
Изображения этих галактик получены на телескопах обсерватории Маунт Паломар (США), рисунки выполнены в «ложных» цветах, причем каждый цвет соответствует определенной интенсивности излучения.
Аппарат, включая экран, главное и вторичное зеркала, был установлен внутри тороидальной емкости, заполненной жидким гелием, и охлажден таким образом до температуры 2 — 4 Кельвина.
Схема телескопа IRAS
Тщательно сконструированный солнечный экран предохраняет
охлажденные части приборов от попадания прямых солнечных лучей. До выведения на орбиту крышка телескопа предохраняет его от конденсации атмосферных газов; она
была сброшена через семь дней после запуска. Спутник находился на полярной орбите в плоскости земного терминатора, и солнечные панели всегда были обращены к Солнцу.
Протопланетные диски и планеты
IRAS обнаружил, что большое количество звёзд солнечного типа имеет инфракрасный избыток из-за наличия пылевых дисков и оболочек. Что это должно означать для формирования планет? К
сожалению, ответ неясен. Наличие сплюснутых дисков размером порядка Солнечной системы наталкивает на мысль, что так могли бы выглядеть другие планетные системы.
Но диски из твёрдых частиц — это не планеты, и мнения
теоретиков разделились: либо феномен Веги — это будущая планетная система, либо бывшая планетная система, либо бесплодное образование. Возраст некоторых звёзд с
инфракрасным избытком — миллиарды лет, отсюда следует, что если там и образуются планеты, то произошло это давным-давно. Открытие твердого вещества вокруг звезд
поддерживает нашу уверенность, что там есть планеты, но, однако, не доказывает, что они там действительно имеются.
Вопрос о количестве вещества вокруг этих звезд является критическим. Из наблюдений IRAS может быть определена только площадь поверхности всех излучающих пылевых частиц, общая же масса
остается неопределенной, поскольку неизвестны размеры пылинок. Если все частицы в окрестности Веги имели бы размер 1 мм, то масса пылевой оболочки была бы около
0,02 массы Земли (М.з), а этого далеко не достаточно для формирования планетной системы. Но если IRAS зарегистрировал излучение только
от самых мелких (1 мм) частиц, а распределение их по размерам такое же, как в Солнечной системе, то оболочка могла бы быть массой 450 М.з, и этого хватило бы на образование планет.
Таким образом, неопределенность массы оболочки вокруг Веги не
позволяет утверждать с уверенностью что обнаруженные IRAS пылевые диски являются предшественниками планетных систем.
Не вызывает сомнений, что открытие «протопланетных» дисков дало теоретикам реальную пищу для споров. Наблюдения будущих космических
аппаратов особенно важны для определения геометрии распределения и состава вещества в этих облаках. Такие данные станут решающим тестом для моделей
образования планет. Почти полная неожиданность феномена Веги подтверждает важность таких программ, как IRAS.
Инфракрасные галактики
Другое крупное открытие IRAS — инфракрасные галактики такие же яркие, как квазары. Их формирование вызывается, по-видимому, столкновением двух спиральных галактик, богатых газом. Это наводит
на мысль, что квазары, самые яркие из известных космических объектов, могут оказаться редким, но очень эффектным событием в жизни обычной галактики, такой, к примеру, как наша.
Ещё до полета IRAS было известно, что квазары могут быть ярче нормальных галактик в 100 тысяч раз, и считалось,
что только они обладают такой большой светимостью. До IRAS был известен квазар Маркарян 231, уникальный тем, что подавляющая часть его излучения приходится на инфракрасную область.
По каталогам IRAS была сделана выборка объектов со светимостью типа квазаров, и, к удивлению, таких объектов оказалось достаточно много.
Причина, по которой инфракрасные галактики до сих пор не обнаруживались, кроется в механизме, производящем это неимоверное количество
инфракрасного излучения. Подобные объекты имеют необычайное количество пыли и газа. Пыль очень эффективно поглощает ультрафиолетовое и оптическое излучения,
скрывая тем самым источник энергии от прямого наблюдения. Поглощенная пылью энергия переизлучается в инфракрасном диапазоне, при температурах порядка 50—70
К, так что излучение приходится на диапазон 50—100 мкм, что делает эти объекты яркими инфракрасными источниками.
Существуют две основные модели, которые могут объяснить чудовищные потоки энергии, излучаемые этими галактиками. Одна точка зрения
состоит в том, что эти системы — экстремальный пример галактик с активным звездообразованием. Такой этап является переходным периодом в эволюции галактики
и не может длиться более 50—100 миллионов лет, чрезвычайно малую долю их жизни. Предполагалось и другое: «квазары в коконах» — почти полностью закутанные в пыль
и практически невидимые в оптике. Недавно на примере десяти самых близких инфракрасных галактик обнаружены свидетельства в пользу последней модели.
Очень важно, что инфракрасные объекты обнаружены только среди сливающихся галактик. Это доказывает, что столкновение и слияние — решающие
этапы в процессе появления таких гигантских светимостей. Если источник энергии в галактиках — квазар, то и сам он должен быть продуктом столкновения и слияния.
Отсюда вытекает предположение: оптические квазары и инфракрасные галактики — просто разные фазы одного эволюционного процесса.
По-видимому, квазары формируются при столкновении двух богатых газом галактик. Начинают они со стадии ярких инфракрасных объектов, но в конечном итоге
прорывают пылевую пелену и становятся нормальными, яркими в ультрафиолетовых лучах квазарами.
Нарисованная здесь картина предполагает, что происходящее в квазарах интенсивное выделение энергии вызвано относительно редким событием — почти прямым столкновением двух спиральных галактик, заурядных «кирпичиков» Вселенной.
