Масса средней галактики – десятки миллиардов масс Солнца, но плотность вещества в галактиках исключительно мала.

     Расстояние  между ближайшими звездами исчисляется световыми годами. Это расстояние по сравнению с размерами самих звезд такое же, как между вишнями, из которых одна в Ульяновске, а другая в Москве. Средняя плотность межзвездного вещества – одна миллиардная доля грамма в кубическом километре.

        При столкновении галактик звезды практически не сталкиваются, а в межзвездном веществе под действием приливных сил и прямых контактов появляются уплотнения, волны, которые способствуют образованию молодых звезд.

         Звездообразование может ускориться в сотни раз, затем прекратиться из-за исчерпания межзвездного вещества. В веществе, соединяющем галактики, возникли шаровые скопления, состоящие из голубых, значит, молодых, звезд (рис 2).

Рис. 2. Голубой мост между сближающимися галактиками

     Структура спиральных галактик при столкновении нарушается, галактики объединяются в одну большую эллиптическую галактику. Столкновение пары галактик может длиться миллиарды лет. Возможны объединения и трех, и более галактик.

   Очень важная проблема – исследование столкновения гигантских черных дыр, находящихся в центрах галактик, чаще всего они скрыты газопылевыми облаками и в видимом диапазоне не наблюдаются. Двойные, еще не слившиеся, черные дыры были обнаружены в рентгене космическим аппаратом  Swift. Изображения центральных областей вокруг этих черных дыр были получены в инфракрасном диапазоне гигантским телескопом Кека на Гавайских островах (угловое разрешение – всего 0.13 секунды). Самые интересные наблюдения еще предстоят, ведь такая пара черных дыр  - мощнейший источник гравитационных волн.

      Кроме спиральных существует множество карликовых  галактик компактных и  разреженных, неправильной формы. Они гораздо чаще падают под разными углами на более массивные галактики, разрываются приливными силами и поглощаются, в лучшем случае превращаются в звездные потоки в теле большей галактики. В нашей галактике наблюдаются последствия нескольких таких поглощений. Этот процесс происходил гораздо интенсивнее  в более ранние времена, так как после Большого взрыва (13.8 миллиарда лет тому назад) Вселенная была компактнее и плотнее. 

      Исследование материалов, переданных космической обсерваторией Гайя, привело норвежских ученых к интересному открытию. Была обнаружена группа из 30 000 звезд, вращающихся  вокруг центра Галактики в направлении, обратном движению всей массы звезд Галактики, включая Солнце. Анализ орбит, скоростей и химического состава этих звезд подтвердил их общее происхождение. Это однородная и более молодая группа звезд.

   Компьютерное моделирование показало, что всего через 4 миллиарда лет после возникновения нашей Вселенной в молодую галактику Млечный путь врезалась меньшая по массе галактика, которой принадлежала наблюдаемая группа звезд. Ученые  назвали эту галактику Гайя-Энцелад (рис 3).

Рис. 3. Столкновение галактики Млечный Путь с галактикой Гайя-Энцелад в представлении художника

      В наше время стало очевидно, что взаимодействие и столкновение – важнейшие факторы образования и эволюции галактик, но полной единой теории пока нет. Один из основателей ГАИШ академик Б.А. Воронцов-Вельяминов, создавший атлас взаимодействующих галактик, считал, что действуют не только гравитация, но и еще какие-то силы, зависящие от расстояний. (рис. 4 и рис. 5).

Рис. 4 Взаимодействующие галактики  - «Мышки» (из атласа Б.А. Воронцова-Вельяминова).

Рис. 5. Изображение галактик, полученное КА Хаббл

   Столкновение нашей Галактики с галактикой в созвездии Андромеды (рис. 6) предсказывается уже много лет. Основанием служит оценка радиальной скорости сближения наших галактик, правда, у разных авторов отличающаяся в несколько раз. Чтобы определить пространственную скорость, надо знать и тангенциальную, но ее оценить еще труднее.

Рис. 6. Галактика в созвездии Андромеды

        С этой задачей справилась космическая обсерватория Гайя, определив пространственные скорости миллионов галактик. На рис. 7 изображены траектории нашей и 2-х ближайших галактик, наблюдаемых на фоне созвездий Андромеды и Треугольника. Стрелки указывают не только направление движения, но и расположение галактик через 2.5 миллиарда лет, а крестики - где будут эти галактики через 4.5 миллиарда лет. Возможно, что наша Галактика и галактика Андромеды раньше, чем сблизиться, несколько раз обойдут вокруг общего центра масс.

Рис. 7. Траектории нашей галактики, галактики в созвездии Андромеды и галактики в созвездии Треугольника

   Используя  последний массив данных, переданный космической обсерваторией Гайя, астрофизики определили, что столкновение должно произойти на 600 миллинов лет позже, чем предполагалось раннее: не через 3.9 миллиарда лет, а через 4.5 миллиарда. Существует большая вероятность не лобового, а касательного столкновения. В этом прцессе участвует третья по массе галактика Местной группы галактик – галактика в созвездии Треугольника. Остальные галактики этой группы – гораздо меньших масс и особого влияния не оказывают. Правда, через 2.5 миллиарда лет ожидается другое интересное событие – столкновение с Большим Магеллановым облаком (рис. 8) - самым большим и ближайшим спутником нашей Галактики.

Рис. 8. Большое Магелланово облако