Галактика Андромеди

Галактика Андромеди – спіральна галактика, розташована на відстані 2,52 мільйона світлових років від Землі в сузір’ї Андромеди.

Історія спостережень

Перші задокументовані спостереження галактики Андромеди були зроблені в 964 році перським астрономом Абд аль-Рахманом Аль Суфі, що описав її як маленьке хмара. Згідно Річарду Хикли Аллену, галактика Андромеди також з’явилася на голландської карті неба приблизно з 1500 року, але ця карта досі не знайдена.

Перший опис об’єкта, засноване на спостереженнях в телескоп, було зроблено Симоном Маріусом 15 грудня 1612 року. Шарль Мессье, що не знав про відкриття Аль-Суфі, назвав Маріуса першовідкривачем Галактики Андромеди, додавши його в свій каталог 3 серпня 1764 року. Незалежно об’єкт був виявлений Джованні Батистой Годьерной в 1654 році і Ісмаїлом Буйо в 1661 році.

У 1785 році астроном Вільям Гершель дав згідно з тодішнім поглядом, що відстань до М31 одно близько 19 000 світлових років.

Вільям Хаггінс, що спостерігав у 1864 році спектр галактики Андромеди, зазначив, що він відрізняється від спектрів газових туманностей і нагадує спектри відомих на той момент зірок. З тих пір дослідники почали твердити, що M31 має досить дивну, але зоряну природу.

20 серпня 1885 року в Галактиці Андромеди, першою й поки єдиною раз, спостерігався вибух наднової (відомий як S Andromedae або SN 1885A). Астрономи того часу не усвідомлювали реального відстані до M31, що робило вибух класифікованих як тимчасове захоплення яскравості зірки – явище набагато менш вражаюче, але більш поширене і воно називалося Nova 1885. Максимальна яскравість 6m, досягнута у період з 17 серпня по 1885 р. , у лютому 1890 р. ослабла до 16m. Її уважним спостерігачем займався Ернст Хартвіг з Дерптской обсерваторії в Естонії .

У 1912 році Весто Слиппер з Лоуэллской обсерваторії виміряв з допомогою спектроскопічного методу відносну швидкість руху M31. Він отримав значення швидкості 300 кілометрів на секунду до Сонця. Це була найбільша швидкість, виміряна в той час. (Це швидкість до Сонця, а не до Чумацькому шляху – обидві галактики наближалися один до одного з радіальною швидкістю, втричі меншою. )

Сміливу пропозицію Кертіса знайшло широкого розповсюдження серед астрономів того часу. 26 квітня 1920 року Кертіс і Харлоу Шеплі провели знамениті Великі дебати про Чумацькому Шляху, спіральних туманностях і розмірі Всесвіту. Шеплі дотримувався думки, що наша галактика є єдиною і становить всю всесвіт, а спіральні туманності є її частиною. Кертіс, з іншого боку, доводячи свою правоту, запитав, чому доплерівсько зрушення спіральних туманностей настільки великі. Він також надав свої розрахунки щодо нових виявлених ним зірок у M31 і показав схожість між темними смугами, що спостерігаються у спіральних туманностях, і пиловими хмарами, виявленими в Чумацькому Шляху.

У 1923 році Едвін Хаббл зробив точні знімки М31, використовуючи найбільший 2,5-метровий телескоп того часу. При пошуку нових зірок він випадково знайшов змінну зірку. Фотографія, на якій вона зображена, є однією з найбільш відомих астрономічних

Дослідження Хаббла в кінцевому підсумку показали, що M31 насправді є окремою галактикою, далекій від Чумацького Шляху. Хаббл, однак, у той час не знав, що існує два типи цефеїд – його оцінка відстані виявилася більш ніж у два рази менше реального значення.

Галактика Андромеди-найближча велика спіральна галактика (хоча і не найближча), відіграє важливу роль у вивченні галактик, природи зірок і Всесвіту в цілому. Так як частина Чумацького Шляху затінена міжзоряного пилом та газом.

В 1943 році Вальтер Бааде, аналізуючи зірки в центрі M31, розділив їх на дві популяції: молоді обертаються в диску ( тип 1 ) і старі червоні центральної опуклості галактики (тип 2). Номенклатура, використовувана Бааде, була загальноприйнятою для опису зірок в інших галактиках.

Перші радіолокаційні дослідження галактики Андромеди були зроблені в 1950-х роках Джоном Болдуїном з Кембриджської радіоастрономічної групи. Ядро M31 було занесено в каталог як 2C 56.

Основна інформація

M31 – одна з небагатьох галактик, чиї спектри показують зміщення в червону сторону. Її швидкість щодо Сонця дорівнює приблизно 300 км/с. Віднімаючи швидкість Сонячної системи в Чумацькому Шляху, ми отримаємо швидкість наближення нашої Галактики до Галактики Андромеди дорівнює приблизно 100 км/с. Це не означає, що обидві галактики виразно зіткнуться у віддаленому майбутньому, бо для цього дотична складова вектора швидкості M31 повинна бути досить малою. Точні виміри, зроблені за допомогою телескопа Хаббла, виключили сценарій в 2012 році, коли галактики пройшли б повз один одного: Галактика Андромеди дійсно знаходиться на шляху зіткнення з Чумацьким шляхом, і початок зіткнення станеться приблизно через 3 мільярди років. Процес злиття галактик буде проходити протягом кількох мільярдів років і в кінцевому результаті може утворитися величезна еліптична галактика. Такі зіткнення поширені у Всесвіті.

Визначити точну відстань до М31 було дуже складно. Коли другий більш темний тип цефеїд (так званий тип W Близько) був виявлений в 1953 році, відстань, оцінене Едвіном Хабблом в мільйон світлових років, подвоїлася. У 1990-х роках супутник Hipparcos визначив відстань до 2,9 мільйони світлових років. Однак, пізніше з’ясувалося, що у випадку вимірювання дуже віддалених об’єктів, зроблених з допомогою цього супутника, часто дані завищуються приблизно на 10%. На основу цього було висловлено припущення, що відстань до M31 може бути менше.

У 2005 році група астрономів на чолі з Ігнасіо Рибасом оголосила про виявлення подвійної зірки в галактиці Андромеди. Система з маркуванням M31VJ00443799 + 4129236 складається з яскравих, гарячих блакитних зірок O і B. Вивчивши період обігу (3,54969 днів), астрономи могли визначити розмір зірок. Знання розмірів і температури дало можливість розрахувати їхню абсолютну величину. Це дозволило оцінити відстань до них у 2,52 ± 0,14 млн світлових років. Тепер це прийняте значення, відповідне результатами спостережень цефеїд і вимірювань, виконаних за допомогою супутника Hipparcos (після корекції даних).

Поточні оцінки маси галактики Андромеди, включаючи темну матерію, дають значення близько 1,23*10^12 мас Сонця, маса Чумацького Шляху 1,9*10^12 мас Сонця. Отже, M31 більше не сама масивна галактика, як вважалося раніше, у Місцевій групі галактик, хоча вона набагато більше нашої галактики в розмірі і містить на порядок більше зірок.

Галактика Андромеди містить багато зірок, і її розрахункова яскравість в два рази більше, ніж у галактики Чумацький шлях. У свою чергу, в нашій галактиці швидкість зореутворення вище. В середньому у M31 народжується одна зірка з масою Сонця щорічно, порівняно з 3-5 такими зірками в Чумацькому Шляху. Це говорить про те, що галактика Андромеди вже зазнала інтенсивного звездообразованию, яке досі триває в Чумацькому Шляху. Можна припустити, що в майбутньому обидві галактики будуть рівні за кількістю зірок.

Деякі дослідники вважають, що галактика Андромеди може бути більше, ніж вважається зараз і її диск має 260 000 світлових років у діаметрі, і можливо, що деякі червоні гіганти знаходяться навіть у межах 500 000 світлових років від ядра галактики.

Структура

Галактика Андромеди була класифікована як Sb послідовності Хаббла або SA (s) b в пізнішій класифікації – спіральна галактика без перемички, з ядром середнього розміру і досить добре розвиненими спіральними рукавами. Тим не менш, наукові доповіді 2006 року припускають, що M31 може мати невелику перемичку. Тоді було б краще присвоїти класифікацію SAB (s) b. Андромеда також класифікується як «область іонізуючої ядерної іонізації з низькою іонізацією» або LINER – це найбільш поширений клас галактик з активними ядрами.

Галактика Андромеди має щільне подвійне ядро (містить, принаймні, одну масивну чорну діру), принаймні, два спіральні рукави з космічним пиловим кільцем, яка може виходити від меншої галактики M32 і більше 450 кульових скупчень – деякі з них є одними з найбільш щільних з відомих зараз.

Скотт Чепмен з Каліфорнійського технологічного інституту і Родріго Ибата з Французької обсерваторії в Страсбурзі, після спостереження телескопів Кеку та визначення швидкості зірок гало M31, оголосили в 2005 році, що багато з цих зірок насправді належать галактичного диска Андромеди. Це означає, що діаметр спірального диска M31 може бути в три рази більше (220 000 світлових років), ніж передбачалося раніше (від 70 до 120 тисяч світлових років).

Площина обертання галактики Андромеди нахилена під кутом 77° до напрямку до Землі. Диск галактики не зовсім плоский, але нагадує хвилю. Це може бути пов’язано з гравітаційною взаємодією з сусідніми галактиками-супутниками.

Спектроскопічні дослідження дозволили провести точні вимірювання швидкості обертання М31. Вони ростуть до 225 кілометрів в секунду на відстані 1,3 тисячі світлових років від центру галактики, потім зменшуються до мінімального значення 50 км/с для радіуса 7 тисяч світлових років, далі знову повільно значення швидкості зростає до максимуму 250 км/с на відстані 33 тисячі світлових років від ядра галактики і знову падає до 200 км/с на відстань 80 тисяч світлових років. Вимірювання дозволили оцінити зосереджену в ядрі масу, яка становить близько 6*10^9 мас Сонця. Загальна маса галактики швидко лінійно збільшується до радіусі 45 000 світлових років, далі – набагато повільніше.

Спіральні рукави галактик Андромеди пронизані численними областями H II, які Уолтеру Бааде нагадували про «бусах на мотузочці». Між скупченнями газу відстані набагато більше, ніж між аналогічними областями в Чумацькому Шляху.

Фотографії M31 зроблені в різних спектральних каналах показують повну структуру її рукавів. Існує певний поділ на внутрішні і зовнішні рукави, які відстають один від одного щонайменше на 13 000 світлових років. Однією з причин цього дивного спіральної будови може бути взаємодія з прилеглої галактикою M32. Це було виявлено, спостерігаючи зміщення нейтральних водневих хмар від зірок.

У 1998 році інфрачервоні зображення M31 від Європейського космічного агентства показали, що форма диска галактики може мати тенденцію повільно перетворюватися в кільце. На даний момент газ і пил усередині диска Галактики Андромеди нагадують дещо перекривають один одного кілець на відстані 32 000 світлових років від ядра. Це кільце не можна побачити у видимому спектрі.

Дослідження гало галактики Андромеди показують, що воно схоже на гало Чумацького Шляху, де зірки бідні міркуванням металів і їх кількість зменшується з видаленням від ядра галактики. Схожість гало зазвичай означає, що галактики розвиваються схожим чином. Ймовірно, і галактика Андромеди, і галактика Чумацький шлях поглинули від однієї до двохсот маленьких галактик за останні 12 мільярдів років.

Особливості

Європейське космічне агентства виявило багато рентгенівські джерела в Галактиці Андромеди. Робін Барнард припустив, що ці нагріваються до мільйонів градусів Кельвіна об’єкти можуть бути чорними дірами.

6 січня 2006 року знімки галактичного ядра, взяті в смузі рентгенівських променів з допомогою телескопа Chandra доповнення до трьох раніше відомим джерелам з’явився квазар, зазначені M31*. Цей джерело випромінювання став видимим через речовини, падаючого на надмасивну чорну діру. Детальний аналіз

M31 містить близько 460 кульових скупчень. Найбільший з них, Mayall II (званий Globular One), є самим яскравим кульовим скупченням у всій місцевій групі галактик. Воно містить кілька мільйонів зірок і в два рази яскравішим, ніж найяскравіша з відомих в Чумацькому Шляху скупчень (Омега Центавра). Вважається, що Globular One, містить зірки кількох поколінь і є залишком поглиненої карликової галактики.

У 2005 році астрономи виявили новий тип зоряних скупчень у M31 . Вони містять сотні тисяч зірок, як і кульові скупчення. Однак, ці кластери набагато більше і, отже, мають менш концентровану зоряну структуру.

За весь час спостережень було виявлено 14 карликових супутників галактик Андромеди, найбільш відомими з яких є M32 і M110.

M32 – маленька еліптична галактика. Дослідження показують, що колись це могло бути мала спіральна галактика. Тим не менш, вона проходить в безпосередній близькості від Галактики Андромеди і внаслідок цього втратила свій вигляд із-за впливу великого сусіда.

M110 також взаємодіє з M31. Астрономи знаходять в гало галактики Андромеди поздовжні області багаті зірками з високим вмістом металів, які були витягнуті з галактики-супутники. M110 містить виразні смуги газу і пилу, які зазвичай супроводжуються процесом утворення нових зірок. Це не характерно для еліптичних галактик.

У 2006 році було виявлено, що дев’ять з цих галактик-супутників лежать в площині, що проходить через ядро M31. Це може означати, що це загальне правило, що пояснює їх походження.