Галактика Андромеды (также известная как Мессье 31, M31 или NGC 224 , а ранее как Большая туманность Андромеды) — спиральная галактика, расположенная на расстоянии 2,52 миллиона световых лет от Земли в созвездии Андромеды.
До недавнего времени считалось, что Галактика Андромеды является самой массивной галактикой в Местной группе, в которую также включают и Млечный Путь, Галактика Треугольника (также M 33, NGC 598) и около 50 меньших галактик. Теперь, основываясь на новых данных наблюдений, считается, что Млечный Путь содержит больше темной материи и может быть самым массивным объектом в группе. Галактика Андромеды имеет гораздо больше звезд в своей структуре. Наблюдения с помощью космического телескопа Спитцера позволяют оценить их количество — до триллиона единиц.
Где же находится Галактика Андромеды? Галактика Андромеды — самая большая и яркая галактика северной части неба. Вы даже можете увидеть ее это через небольшой любительский бинокль. Наблюдения также можно проводить невооруженным глазом, иногда даже в пригородах крупных городов она видна как небольшое туманное пятно. Тем не менее, его общий угловой диаметр в шесть раз превышает угловой размер Луны.
Название галактики происходит от мифологической эфиопской принцессы Андромеды.
Содержание
1. История наблюдений;
2. Основная информация;
3. Структура;
4. Особенности;
5. Спутники галактики Андромеды.
История наблюдений.
Первые задокументированные наблюдения галактики Андромеды были сделаны в 964 году персидским астрономом Абд аль-Рахманом Аль Суфи, описавший ее как маленькое облако. Согласно Ричарду Хикли Аллену, галактика Андромеды также появилась на голландской карте неба примерно с 1500 года, но эта карта до сих пор не найдена.
Первое описание объекта, основанное на наблюдениях в телескоп, было сделано Симоном Мариусом 15 декабря 1612 года. Шарль Мессье, не знавший об открытие Аль-Суфи, назвал Мариуса первооткрывателем Галактики Андромеды, добавив его в свой каталог 3 августа 1764 года. Независимо объект был обнаружен Джованни Батистой Годьерной в 1654 году и Исмаилом Буйо в 1661 году.
В 1785 году астроном Уильям Гершель дал в соответствии с тогдашним взглядом, что расстояние до М31 равно порядка 19 000 световых лет.
Уильям Хаггинс , пионер спектроскопии, наблюдавший в 1864 году спектр галактики Андромеды, отметил, что он отличается от спектров газовых туманностей и напоминает спектры известных на тот момент звезд. С тех пор исследователи начали утверждать, что M31 имеет довольно странную, но звездную природу.
20 августа 1885 года в Галактике Андромеды, первой и пока единственной раз, наблюдался взрыв сверхновой (известный как S Andromedae или SN 1885A). Астрономы того времени не осознавали реального расстояния до M31, что делало взрыв классифицированным как временное увлечение яркости звезды — явление гораздо менее впечатляющее, но более распространенное и оно называлось Nova 1885. Максимальная яркость 6m, достигнутая в период с 17 августа по 1885 г., в феврале 1890 г. ослабла до 16m. Ее внимательным наблюдателем занимался Эрнст Хартвиг из Дерптской обсерватории в Эстонии .
Первые фотографии Галактики Андромеды были сделаны в 1887 году Исааком Робертсом. Благодаря исключительно длинной экспозиции фотографии, впервые это позволило увидеть спиральную структуру галактики. Однако, значимость этого открытия было преуменьшено. Высказывая общее мнение о том, что этот объект является лишь туманностью внутри Млечного Пути, Робертс рассматривал M31 как планетную систему, подобную Солнечной системе.
В 1912 году Весто Слиппер из Лоуэллской обсерватории измерил с помощью спектроскопического метода относительную скорость движения M31. Он получил значение скорости 300 километров в секунду к Солнцу. Это была самая большая скорость, измеренная в то время. (Это скорость к Солнцу, а не к Млечному пути — обе галактики приближаются друг к другу с радиальной скоростью, втрое меньшей.)
В 1917 году Хибер Кертис наблюдал новый взрыв в Галактике Андромеды. При изучении сделанных фотографий он обнаружил 11 новых звезд в туманности. Он отметил, что они были в среднем на 10 звездных величин меньше, чем те, которые наблюдаются в Млечном Пути. Исходя из этого, он оценил расстояние до M31 примерно в 500 000 световых лет. Удивленный результатом, он высказал смелую гипотезу, что наблюдаемая спиральная туманность на самом деле является независимой галактикой.
Смелое предложение Кертиса нашло широкое распространение среди астрономов того времени. 26 апреля 1920 года Кертис и Харлоу Шепли провели знаменитые Великие дебаты о Млечном Пути, спиральных туманностях и размере Вселенной. Шепли придерживался мнения, что наша галактика является единственной и составляет всю вселенную, а спиральные туманности являются ее частью. Кертис, с другой стороны, доказывая свою правоту, спросил, почему доплеровские сдвиги спиральных туманностей настолько велики. Он также предоставил свои расчеты относительно новых обнаруженных им звезд в M31 и показал сходство между темными полосами, наблюдаемыми в спиральных туманностях, и пылевыми облаками, обнаруженными в Млечном Пути.
В 1923 году Эдвин Хаббл сделал точные снимки М31, используя самый большой 2,5-метровый телескоп того времени. При поиске новых звезд он случайно нашел переменную звезду. Фотография, на которой она запечатлена, является одной из самых известных астрономических фотографий. Найдя больше звезд, он идентифицировал их как Цефеиды (пульсирующие переменные звёзды-гиганты с огромной светимостью), что позволило ему рассчитать расстояние до Галактики Андромеды. Результат был намного выше, чем результаты Хебера Кертиса.
Исследования Хаббла в конечном итоге показали, что M31 на самом деле является отдельной галактикой, далекой от Млечного Пути. Хаббл, однако, в то время не знал, что существует два типа цефеид — его оценка расстояния оказалась более чем в два раза меньше реального значения.
Галактика Андромеды, ближайшая большая спиральная галактика (хотя и не самая близкая), играет важную роль в изучении галактик, природы звезд и Вселенной в целом. Так как часть Млечного Пути затенена межзвездной пылью и газом.
В 1943 году Уолтер Бааде, анализируя звезды в центре M31, разделил их на две популяции: молодые вращающиеся в диске ( тип 1 ) и старые красные в центральной выпуклости галактики (тип 2). Номенклатура, используемая Бааде, была общепринята для описания звезд в других галактиках.
Первые радиолокационные исследование галактики Андромеды были сделаны в 1950-х годах Джоном Болдуином из Кембриджской радиоастрономической группы. Ядро M31 было занесено в каталог как 2C 56.
Основная информация.
M31 — одна из немногих галактик, чьи спектры показывают смещение в красную сторону. Ее скорость относительно Солнца равна примерно 300 км/с. Вычитая скорость Солнечной системы в Млечном Пути, мы получим скорость приближения нашей Галактики к Галактике Андромеды равна примерно 100 км/с. Это не означает, что обе галактики определенно столкнутся в отдаленном будущем, потому что для этого касательная составляющая вектора скорости M31 должна быть достаточно малой. Точные измерения, сделанные с помощью телескопа Хаббла, исключили сценарий в 2012 году, когда галактики прошли бы мимо друг друга: Галактика Андромеды действительно находится на пути столкновения с Млечным путем, и начало столкновения произойдет примерно через 3 миллиарда лет. Процесс слияние галактик будет проходить в течение нескольких миллиардов лет и в конечном итоге может образоваться огромная эллиптическая галактика. Такие столкновения распространены во Вселенной.
Определить точное расстояние до М31 было очень сложно. Когда второй более темный тип цефеид (так называемый тип W Virginis) был обнаружен в 1953 году, расстояние, оцененное Эдвином Хабблом в миллион световых лет, удвоилось. В 1990-х годах спутник Hipparcos определил это расстояние до 2,9 миллиона световых лет. Однако, позже выяснилось, что в случае измерения очень удаленных объектов, сделанных с помощью этого спутника, часто данные завышаются примерно на 10%. На основание этого было высказано предположение, что расстояние до M31 может быть меньше.
В 2005 году группа астрономов во главе с Игнасио Рибасом объявила об обнаружении двойной звезды в галактике Андромеды. Система с маркировкой M31VJ00443799 + 4129236 состоит из ярких, горячих синих звезд O и B. Изучив период обращения (3,54969 дней), астрономы могли определить размер звезд. Знание размеров и температуры дало возможность рассчитать их абсолютную величину. Это позволило оценить расстояние до них в 2,52 ± 0,14 млн световых лет. Теперь это принятое значение, соответствующее результатам наблюдений цефеид и измерений, выполненных с помощью спутника Hipparcos (после коррекции данных).
Текущие оценки массы галактики Андромеды, включая темную материю, дают значение около 1,23*10^12 масс Солнца, масса Млечного Пути 1,9*10^12 масс Солнца. Следовательно, M31 больше не самая массивная галактика, как считалось ранее, в Местной группе галактик, хотя она намного больше нашей галактики в размере и содержит на порядок больше звезд.
Галактика Андромеды содержит много звезд, и ее расчетная яркость в два раза больше, чем у галактики Млечный путь. В свою очередь, в нашей галактике скорость звездообразования выше. В среднем в M31 рождается одна звезда с массой Солнца ежегодно, по сравнению с 3-5 такими звездами в Млечном Пути. Это говорит о том, что галактика Андромеды уже подверглась интенсивному звездообразованию, которое до сих пор продолжается в Млечном Пути. Можно предположить, что в будущем обе галактики будут равны по количеству звезд.
Некоторые исследователи считают, что галактика Андромеды может быть больше, чем считается сейчас и ее диск имеет 260 000 световых лет в диаметре, и возможно, что некоторые красные гиганты находятся даже в пределах 500 000 световых лет от ядра галактики.
Структура
Галактика Андромеды была классифицирована как Sb в последовательности Хаббла или SA (s) b в более поздней классификации — спиральная галактика без перемычки, с ядром среднего размера и довольно хорошо развитыми спиральными рукавами. Тем не менее, научные доклады 2006 года предполагают, что M31 может иметь небольшую перемычку. Тогда было бы лучше присвоить классификацию SAB (s) b. Андромеда также классифицируется как «область ионизирующей ядерной ионизации с низкой ионизацией» или LINER — это наиболее распространенный класс галактик с активными ядрами.
Галактика Андромеды имеет плотное двойное ядро (содержащее, по крайней мере, одну массивную черную дыру), по крайней мере, два спиральных рукава с космическим пылевым кольцом, которое может исходить от меньшей галактики M32 и более 450 шаровых скоплений — некоторые из них являются одними из самых плотных из известных сейчас.
Скотт Чепмен из Калифорнийского технологического института и Родриго Ибата из Французской обсерватории в Страсбурге, после наблюдения телескопов Кека и определения скорости звезд в гало M31, объявили в 2005 году, что многие из этих звезд на самом деле принадлежат галактическому диску Андромеды. Это означает, что диаметр спирального диска M31 может быть в три раза больше (220 000 световых лет), чем предполагалось ранее (от 70 до 120 тысяч световых лет).
Плоскость вращения галактики Андромеды наклонена под углом 77° к направлению к Земле. Диск галактики не совсем плоский, но напоминает волну. Это может быть связано с гравитационным взаимодействием с соседними галактиками-спутниками.
Спектроскопические исследования позволили провести точные измерения скорости вращения М31. Они растут до 225 километров в секунду на расстоянии 1,3 тысячи световых лет от центра галактики, затем уменьшаются до минимального значения 50 км/с для радиуса 7 тысяч световых лет, далее снова медленно значение скорости растет до максимума 250 км/с и на расстояния 33 тысячи световых лет от ядра галактики и снова падает до 200 км/с на расстояние 80 тысяч световых лет. Измерения позволили оценить сосредоточенную в ядре массу, которая составляет около 6*10^9 масс Солнца. Общая масса галактики быстро линейно увеличивается до радиусе 45 000 световых лет, далее — гораздо медленнее.
Спиральные рукава галактик Андромеды пронизаны многочисленными областями H II, которые Уолтеру Бааде напоминали о «бусах на веревочке». Между скоплениями газа расстояния намного больше, чем между аналогичными областями в Млечном Пути.
Фотографии M31 сделанные в разных спектральных каналах показывают полную структуру ее рукавов. Существует определенное деление на внутренние и внешние рукава, отстающие друг от друга минимум на 13 000 световых лет. Одной из причин этого странного спирального строения может быть взаимодействие с близлежащей галактикой M32. Данное было выявлено, наблюдая смещение нейтральных водородных облаков от звезд.
В 1998 году инфракрасные изображения M31 от Европейского космического агентства показали, что форма диска галактики может иметь тенденцию медленно превращаться в кольцо. На данный момент газ и пыль внутри диска Галактики Андромеды напоминают несколько перекрывающих друг друга колец на расстоянии 32 000 световых лет от ядра. Это кольцо нельзя увидеть в видимом спектре.
Исследования гало галактики Андромеды показывают, что оно похоже на гало Млечного Пути, где звезды бедны соображением металлов и их количество уменьшается с удалением от ядра галактики. Сходство гало обычно означает, что галактики развиваются схожим образом. Вероятно, и галактика Андромеды, и галактика Млечный путь поглотили от одной до двухсот маленьких галактик за последние 12 миллиардов лет.
Особенности
В 1991 году на фотографиях ядра Галактики Андромеды, сделанных космическим телескопом Хаббла, были обнаружены две более теплые области, разделенные несколькими световыми годами. Первоначально считалось, что ядро покрывает облака пыли, поглощающие излучение, но более поздние наблюдения с Земли доказали, что ядро M31 на самом деле имеет двойную структуру, образуя своего рода двойную систему. Было высказано предположение, что одна из частей ядра может быть остатком поглощенной ранее меньшей галактики.
Европейское космическое агентства обнаружило многие рентгеновские источники в Галактике Андромеды. Робин Барнард предположил, что эти нагревающиеся до миллионов градусов Кельвина объекты могут быть черными дырами.
6 января 2006 года снимки галактического ядра, взятые в полосе рентгеновских лучей с помощью телескопа Chandra дополнения к трем ранее известным источникам появился квазар, отмеченные M31*. Этот источник излучения стал видимым из-за вещества, падающего на сверхмассивную черную дыру. Детальный анализ фотографий 1999-2005 годов показал, что источник М31* находился в состоянии покоя. Однако 6 января 2006 года черная дыра внезапно повысила свою светимость более чем в 100 раз, что вызвало вспышку рентгеновского излучения. После вспышки M31* тускнеет, хотя все еще остается в десять раз ярче, чем до вспышки. Это событие указывает на то, что в то время произошло значительное увеличение скорости вращения материи вокруг объекта M31*, за которым последовало дальнейшее, хотя и более слабое, падение вещества в область черной дыры.
M31 содержит около 460 шаровых скоплений. Самый большой из них, Mayall II (называемый Globular One), является самым ярким шаровым скоплением во всей местной группе галактик. Оно содержит несколько миллионов звезд и в два раза ярче, чем самое яркое из известных в Млечном Пути скоплений (Омега Центавра). Считается, что Globular One, содержит звезды нескольких поколений и является остатком поглощенной карликовой галактики.
В 2005 году астрономы обнаружили новый тип звездных скоплений в M31 . Они содержат сотни тысяч звезд, как и шаровые скопления. Однако, эти кластеры намного больше и, следовательно, имеют менее концентрированную звездную структуру.
Спутники Галактики Андромеды
За все время наблюдений было обнаружено 14 карликовых спутников галактик Андромеды, наиболее известными из которых являются M32 и M110.
M32 — маленькая эллиптическая галактика. Исследования показывают, что когда-то это могло быть малая спиральная галактика. Тем не менее, она проходит в непосредственной близости от Галактики Андромеды и в следствии этого потеряла свой вид из-за влияния более крупного соседа.
M110 также взаимодействует с M31. Астрономы находят в гало галактики Андромеды продольные области богатые звездами с высоким содержанием металлов, которые, были вытянуты из галактики-спутника. M110 содержит отчетливые полосы газа и пыли, которые обычно сопровождаются процессом образования новых звезд. Это не характерно для эллиптических галактик.
В 2006 году было обнаружено, что девять из этих галактик-спутников лежат в плоскости, проходящей через ядро M31. Это может означать, что это общее правило, объясняющее их происхождение.
На данный момент до сих пор остается открытым вопрос является ли Треугольная Галактика спутником Галактики Андромеды, тогда она будет самой крупной из них.
