Галактика Андромеды

Галактика Андромеды

Её также называют туманностью. Хотя это понятие означает облако межзвёздного газа. Что совсем не подходит для Андромеды.
Когда-то астрономы считали, что этот объект является туманностью. В то время не было возможности распознать состав далёкого облачка света. В дальнейшем, с созданием телескопа и развитием технологий, учёные выяснили характер дальних объектов. Они определили, что галактика Андромеды с большим количеством звёзд.

Галактика Андромеды

Своё название получила галактика в честь древнегреческой принцессы Андромеды. В мифологии она была женой Персея. А после смерти превратилась в созвездие. Вообще многие названия космических объектов появились в честь героев из мифов и легенд. Неудивительно, ведь древние люди свято верили в них и поклонялись им.

Основные черты Андромеды

Спиральная галактика Андромеды, в прошлом известная как туманность Андромеды или М31 (31-й номер по известному каталогу Мессье) — самый знаменитый из «звездных островов». Кроме всеобщего внимания, характерного для очередного «самого-близкого-большого-крутого» космического объекта, М31 выделяется еще и научной ценностью. Ведь существует мало галактик, в которых можно разглядеть миллионы отдельных звезд, пусть даже сквозь мощные телескопы. А еще меньше таких, которые приближаются к нам со скоростью около 110 км/с, как это делает Андромеда.

Галактика Андромеды. Снимок программы WISE

Кроме того, до поры до времени образ нашего дома, Млечного Пути, «рисовали» с Андромеды. Наша галактика пусть и меньше по размаху, но не намного легче, и М31 воспринималась как «зеркало» Млечного Пути. С развитием астрономии, когда ученые стали видеть и понимать больше, миф развеялся. Оказалось, что Млечный Путь и Андромеда принадлежат к разным подклассам спиральных галактик, да и рисунок их рукавов порядком отличается. Но все же они имеют много общего — например, «страсть» к поглощению своих карликовых галактик-спутников. Внутреннее устройство у них также похоже.

Но обо всем по порядку. Дабы лучше представить образ соседки Андромеды, рассмотрим основные ее детали — а чтобы не потеряться, сравним их с параметрами собственной галактики.

Класс галактики

Галактика Андромеды — типичная галактика класса Sb по классификации Хаббла. Это значит, что она выглядит как спираль, линии-рукава которой равномерно распределены вокруг шарообразного балджа — центральной яркой части галактики, полной ярких старых звезд. Млечный Путь же сегодня воспринимается как галактика класса SBbc — спиральная галактика с перемычкой. Разница между нашим «звездным островом» и М31 заключается как раз в перемычке — эта часть отходит от краев балджа и соединяет его с рукавами.

Вы можете посмотреть и сами на то, что видят ученые. Изображение ниже состоит из около 600 миллионов пикселей, это крупнейшее и наиболее подробное изображение M31, которое охватывает всю галактику. Разрешение снимка 48327x12185px, а размер 717,2 Mb. Смотреть лучше всего в полноэкранном режиме!

Что правда, есть данные, что Андромеда тоже может обладать перемычкой. Доказательства предоставила программа исследования космоса в инфракрасном диапазоне «2MASS» (от англ. «2 Micron All-Sky Survey», «исследование всего неба в [световом] диапазоне 2 микронов»). Она показала, что балдж галактики Андромеды, скрытый газопылевыми облаками от всего, кроме инфракрасного излучения, имеет квадратную форму, чего вполне достаточно, чтобы считаться галактикой класса SB.

Но и без учета перемычки туманность Андромеды отличается от Млечного Пути. Рукава ее спирали отстоят дальше друг от друга, чем у нашей галактики. И хотя их линии редко обладают идеально-ровной формой, в галактики МЗ1 некоторые рукава сильно искажены. Это «пробоины» от галактики меньших размеров, которая пролетела сквозь диск Андромеды. Такие события нередки для нашей соседки — 10 миллиардов лет назад она сформировалась с нескольких протогалактик, и за время своего существования поглотила минимум три своих спутника.

Размеры галактики

В нашей статье о разнообразии галактик Вселенной мы упоминали о том, что существует сразу несколько факторов, определяющих масштабы того или иного «звездного острова». Газопылевой и звездный диски двух галактик могут иметь различные масштабы и концентрацию — соответственно, стоит учитывать не только линейные размеры, но и общее количество звезд. Не менее важным фактором в судьбе галактики является ее масса. Галактика туманность Андромеды обгоняет нашу по всем трем параметрам, однако степень ее превосходства разнится.

Сравните: Млечный Путь, галактика Андромеды и расстояние между ними

  • Самая заметная и неоспоримая характеристика — это размах диска галактики. В М31 он простирается на 110 тысяч световых лет от центра. Это около 4 раз больше, чем у Млечного Пути: он может похвастаться только скромными 26 тысячами с.л. радиуса. И хотя существуют «звездные острова» в сотни раз больше Андромеды, она остается самой большой в местной группе галактик.
  • Другой фактор — это количество звезд. В галактике Андромеды, которая находится на удалении и хорошо видна, их подсчитать легче, чем в Млечном пути: приблизительное число достигает 1 триллиона звезд, что равно 10 12 светил. Это лишь минимальная оценка — Андромеда находится в полуразвороте относительно Земли, некоторые звезды Млечного Пути закрывают ее части, и даже на самых детальных снимках среднего размера светила занимают 1-2 пикселя. Наша галактика тут отстает не так сильно, как в размахе — количество звезд Млечного Пути сегодня оценивается в 400 миллиардов.
  • Похожая ситуация с массой Андромеды. Так как больше 95% вещества любой галактики составляет темная материя, ее процентную долю принято считать примерно одинаковой — следовательно, масса галактики должна коррелировать с массой видимых звезд и газа. Галактика Андромеды охватывает 1,5 триллиона масс Солнца — число в переводе на обычные измерения выглядит как 2900000000000000000000000000000000000000000 килограмм! Но Млечный Путь не уступает соседке — его масса составляет от 0,8 до 1,5 триллиона масс Солнца.
Читать еще:  Сильные и слабые взаимодействия элементарных частиц - Астрономия и Космос

Галактика Андромеды в ультрафиолете. Комбинированный снимок.

Точные цифры на современном этапе развития науки остаются неизвестны. Дело в том, что массу планет, звезд и астероидов можно более-менее точно определить, наблюдая за их вращением относительно друг друга, а затем используя гравитационные законы. У Андромеды есть спутники, по которым можно было бы совершить вычисления — но нужны тысячи лет, чтобы определить их орбиту. Галактика пока что наблюдается не настолько долго. Поэтому астрофизикам только и остается что делать допущения.

Галактическое ядро

Как и большинство галактик, М31 имеет в своём центре сверхмассивную чёрную дыру. Её масса превышает солнечную в 140 млн. раз. Её окружает необычный диск, включающий в себя молодые голубые звёзды. Их вращение вокруг ядра сходно с вращением планет нашей системы вокруг Солнца.

Загадкой является то, что этот диск, похожий на бублик, смог организоваться настолько близко к супермассивному объекту. По всем канонам, гравитационные силы чёрной дыры не должны были позволить образоваться звёздам из газопылевых облаков. В диске находятся более 400 звёзд, сформировавшихся около 200 млн. лет назад. Диаметр этого интересного объекта всего один световой год, а скорости вращения участников своеобразного хоровода достигают 1000 км/сек.

Основные характеристики галактики Андромеды

По размеру газопылевой и звездный диск Андромеды имеет несколько иную, чем у нашей галактики концентрацию. Соответственно отличается и масштаб нашей соседки, которая в линейных размерах и по количеству звезд представляет собой громадное внегалактическое образование. Существуют и большие внегалактические объекты – мегагалактики, в которых насчитывается 100 и более триллионов звезд, однако на этом фоне галактика Андромеда никак не является маленьким внегалактическим объектом.

Самая яркая и заметная характеристика соседней с нами галактики – размер ее диска. У М31 диаметр звездного диска составляет 200-250 тыс. световых лет. В нашей Местной группе Андромеда занимает почетное первое место. По количеству звезд соседняя галактика также превосходит Млечный Путь. К тому же за счет большого удаления от нас, при нынешних технических возможностях, сосчитать их достаточно просто. На сегодняшний день известна цифра в 1 триллион звезд. Ученые допускают и больше количество звезд в М31, так как некоторая часть объекта перекрывается рукавами Млечного Пути, которые затрудняют вести точный подсчет. О реальных размерах нашей соседки говорит карта М31, составленная недавно учеными.

Млечный Путь примерно состоит из 400 млрд. звезд, однако это количество может быть и большим, так как по концентрации газопылевых облаков Млечный Путь значительно превосходит свою соседку. Другими словами, наша галактика не такая прозрачная, как другие внегалактические объекты.

По массе обе галактике примерно одинаковы – около 1-1,5 триллиона масс нашей звезды Солнца. Такое равенство достигается за счет одинакового объема темной материи, которой у обоих соседей имеется с избытком. Масса галактики рассчитывается за счет корреляции масс видимых космических объектов и количества космического газа. Установить точные данные о размерах соседней галактики и вычислить ее точную массу не представляется возможным. Такие расчеты возможны только с использованием гравитационных законов, действующих во Вселенной, однако для этого потребуется тысячи лет, которых нет ни у одного поколения землян. Учитывая, что галактика Андромеды наблюдается чуть более 150 лет, полученных данных для точных измерений явно не достаточно.

Несмотря на это, ученые делают допущения, в ходе которых рассчитывается движение соседней с нами галактики и определяется характер ее поведения. Галактика Андромеды находится в постоянном движении, причем ее части движутся в пространстве с различной скоростью. Ближе к центру небесные светила вращаются вокруг ядра со скоростью 225 км/с, а вот на периферии скорость движения небесных светил и газа падает вчетверо до 40-50 км/с.

Раскручивают весь это звездный хоровод огромные массивные звезды, расположенные в центре галактики и сверхмассивная черная дыра – для всех спиральных галактик обязательный атрибут. По предварительным данным масса этой СЧД составляет 140 млн. масс Солнца. Черная дыра в центре галактики Андромеды окружена ожерельем голубых звезд. Все они вращаются вокруг центра галактики, подобно планетам нашей Солнечной системы. Помимо этого в звездном диске Андромеды сегодня уже обнаружено присутствие еще 35 черных дыр, которые, так или иначе, оказывают влияние на ее поведение.

Вместе с такими любопытными объектами в центре Андромеды находятся и другие космические объекты. В 1993 году астрофизикам удалось обнаружить в ядре двойное скопление звезд. Характер поведения скопления говорит о том, что эти образования в ближайшем будущем (100 тыс. лет) сольются в одно целое. В центральной части также обнаружены многочисленные источники рентгеновского излучения, которые предположительно являются белыми карликами. Кроме того, вокруг ядра галактики М31 вращается масса нейтронных звезд. Всё вместе взятое, говорит о том, что центральная часть галактики Андромеды представляет собой клубок научных курьезов, которые еще предстоит разобрать ученым.

Читать еще:  Туманности - Астрономия и Космос

Движение галактики Андромеды во Вселенной сопровождают 14 карликовых галактик, которые являются ее спутниками. Ранее было известно только 4 карликовые галактики. Сегодня их число увеличилось почти вчетверо. Сколько их было с момента образования внегалактического образования, неизвестно. Судя по поведению Андромеды, наша соседка отличается прожорливостью и регулярно поглощает своих карликовых соседей.

М31 — Галактика Андромеды


Галактика Андромеды или Туманность Андромеды (M31, NGC 224) — спиральная галактика типа Sb. Эта ближайшая к Млечному Пути большая галактика расположена в созвездии Андромеды и удалена от нас, по последним данным, на расстояние 772 килопарсек (2,52 млн световых лет). Плоскость галактики наклонена к нам под углом 15°, её видимый размер — 3,2°, видимая звёздная величина — +3,4m.

История наблюдений

Первое письменное упоминание о галактике Андромеды содержится в «Каталоге неподвижных звезд» персидскогоастронома Ас-Суфи (946 год), описавшего её как «маленькое облачко». Первое описание объекта, основанное на наблюдениях с помощью телескопа, было сделано немецким астрономом Симоном Мариусом в 1612 году. При создании своего знаменитого каталога Шарль Мессье внёс объект под определением M31, ошибочно приписав открытие Мариусу. В 1785 году Уильям Гершель отметил слабое красное пятнышко в центре M31. Он считал, что галактика представляет собой ближайшую из всех туманностей, и вычислил расстояние до неё (совершенно не соответствующее действительности), эквивалентное 2000 расстояниям между Солнцем и Сириусом.

В 1864 году Уильям Хаггинс, наблюдая спектр М31, обнаружил, что он отличается от спектров газопылевых туманностей. Данные указывали на то, что М31 состояла из множества отдельных звёзд. Исходя из этого, Хаггинс предположил звёздную природу объекта, что в последующие годы и подтвердилось.

В 1885 году в галактике вспыхнула сверхновая SN 1885A, в астрономической литературе известная как S Андромеды. За всю историю наблюдений это пока лишь одно подобное событие, зарегистрированное в М31.

Первые фотографии галактики были получены валлийским астрономом Исааком Робертсом в 1887 году. Используя собственную небольшую обсерваторию в Сассексе, он сфотографировал М31 и впервые определил спиральную структуру объекта. Однако в то время всё ещё считалось, что М31 принадлежит нашей Галактике, и Робертс ошибочно считал, что это — другая солнечная система с формирующимися планетами.

Лучевую скорость галактики определил американский астроном Весто Слайфер в 1912 году. Используя спектральный анализ, он вычислил, что М31 двигается по направлению к Солнцу с неслыханной для известных астрономических объектов того времени скоростью: около 300 км/с.

Специалисты Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики, проанализировав результаты 10-летнего наблюдения за M31 при помощи орбитальной обсерватории Chandra, открыли, что свечение материи, падающей на ядро галактики Андромеды, было тусклым до 6 января 2006 года, когда произошла вспышка, повысившая яркость M31 в рентгеновском диапазоне в 100 раз. Далее яркость снизилась, но всё равно так и осталась в 10 раз более мощной, чем до 2006 года.

Общие характеристики

Галактика Андромеды, как и Млечный Путь, принадлежит к Местной группе, и движется по направлению к Солнцу со скоростью 300 км/с, таким образом, она относится к объектам, имеющим фиолетовое смещение. Определив направление движения Солнца по Млечному Пути, астрономы выяснили, что галактика Андромеды и наша Галактика приближаются друг к другу со скоростью 100—140 км/с. Соответственно, столкновение двух галактических систем произойдёт приблизительно через 3-4 миллиарда лет. Если это произойдёт, они обе, скорее всего, сольются в одну большую галактику. Не исключено, что при этом наша Солнечная система будет выброшена в межгалактическое пространство мощными гравитационными возмущениями. Разрушение Солнца и планет, вероятнее всего, при этом катастрофическом процессе не произойдёт.

Структура

Галактика Андромеды имеет массу в 1,5 раза больше Млечного Пути и является самой большой в Местной группе: основываясь на данных, полученных с помощью космического телескопа Спитцер, астрономы выяснили, что в её состав входит около триллиона звёзд. У неё есть несколько карликовых спутников: M32, M110, NGC 185, NGC 147 и, возможно, другие. Её протяжённость составляет 260000 световых лет, что в 2,6 раза больше, чем у Млечного Пути.

Однако некоторые результаты свидетельствуют о том что в Млечном Пути содержится больше Темной Материи и поэтому наша галактика может быть самой массивной в Местной группе.

В ядре М31, как и во многих других галактиках (в том числе, и в Млечном Пути) расположен кандидат в сверхмассивные чёрные дыры (СЧД). Расчёты показали, что его масса превышает 140 миллионов масс Солнца. В 2005 году космический телескоп «Хаббл» обнаружил загадочный диск из молодых голубых звёзд, окружающий СЧД. Они вращаются вокруг релятивистского объекта, в точности как планеты вокруг Солнца. Астрономы были озадачены тем, как подобный диск в форме бублика мог образоваться так близко к столь массивному объекту. По расчётам, чудовищные приливные силы СЧД не должны позволять газо-пылевым облакам сгущаться и формировать новые звёзды. Дальнейшие наблюдения, возможно, дадут ключ к разгадке.

Открытие этого диска положило ещё один аргумент в копилку теории существования чёрных дыр. Впервые голубой свет в ядре М31 астрономы обнаружили в ещё 1995 году с помощью телескопа «Хаббл». Спустя три года свет был идентифицирован со скоплением из голубых звёзд. И только в 2005-м, используя спектрограф, установленный на телескопе, наблюдатели определили, что скопление состоит из более 400 звёзд, сформировавшихся приблизительно 200 миллионов лет назад. Звёзды сгруппированы в диск диаметром всего 1 световой год. В центре диска гнездятся более старые и холодные красные звёзды, обнаруженные ранее «Хабблом». Были вычислены радиальные скорости звёзд диска. Благодаря гравитационному воздействию СЧД, она оказалась рекордно большой: 1000 км/с (3,6 миллионов километров в час). При такой скорости можно за 40 секунд облететь земной шар или за шесть минут добраться от Земли до Луны.

Читать еще:  Солнечные нейтрино - Астрономия и Космос

Помимо СЧД и диска голубых звёзд, в ядре галактики находятся ещё и другие объекты. В 1993 году было открыто двойное звёздное скопление в центре М31, что оказалось неожиданностью для астрономов, поскольку два скопления сливаются в одно за довольно короткий промежуток времени: около 100 тысяч лет. По расчётам, слияние должно было произойти много миллионов лет назад, но по странным причинам этого не произошло. Скотт Тремэйн (англ. Scott Tremaine) из Принстонского университета предложил объяснить это тем, что в центре галактики находится не двойное скопление, а кольцо из старых красных звёзд. Это кольцо может выглядеть как два скопления, поскольку мы видим звёзды только на противоположных сторонах кольца. Таким образом, это кольцо должно находиться на расстоянии 5 световых лет от СЧД и окружать диск из молодых голубых звёзд. Кольцо и диск повёрнуты к нам одной стороной, что может говорить об их взаимозависимости. Изучая центр М31 с помощью космического телескопа XMM-Newton, группа европейских исследователей обнаружила 63 дискретных источника рентгеновского излучения. Большинство из них (46 объектов) идентифицированы с маломассивными двойными рентгеновскими звёздами, остальные же представляют собой либо нейтронные звёзды, либо кандидаты в чёрные дыры в двойных системах.

Другие объекты

В галактике зарегистрировано около 460 шаровых скоплений. Самое массивное из них — Mayall II, называемое ещё G1, — имеет светимость больше, чем у какого-либо скопления в Местной группе, оно даже ярче Омеги Центавра (самом ярком скоплении Млечного Пути). Оно находится на расстоянии около 130 тысяч световых лет от центра галактики Андромеды и содержит, как минимум, 300 тысяч старых звёзд. Его структура а также звёзды, принадлежащие к разным популяциям, указывают на то, что, скорее всего, это ядро древнейкарликовой галактики, когда-то поглощённой М31. Согласно исследованиям, в центре этого скопления находится кандидат в чёрные дыры массой 20 тысяч Солнц. Подобные объекты существуют также и в других скоплениях:

В 2005 году астрономы обнаружили в гало М31 совершенно новый вид звёздных скоплений. Три новооткрытых скопления содержат сотни тысяч ярких звёзд — практически с таким же количеством, как и у шаровых скоплений. Но их отличает от шаровых скоплений то, что они намного больше в размерах — несколько сотен световых лет в диаметре, — а также то, что они менее массивны. Расстояния между звёздами в них тоже намного больше. Возможно, они представляют собой переходный класс систем между шаровыми скоплениями икарликовыми сфероидами.

В галактике находится звезда PA-99-N2, вокруг которой обращается экзопланета — первая, которую открыли за пределами Млечного Пути.

Наблюдения

Наилучшее время для наблюдений «Туманности Андромеды» — осень-зима. На тёмном деревенском небе светящийся диффузный овал М31 видят невооружённым глазом рядом с ν And даже и не очень опытные наблюдатели. Это самый удалённый объект, видимый с Земли невооружённым глазом. Причём из-за конечной скорости света мы её видим такой, какой она была 2 с половиной миллиона лет назад. Скажем, на Земле 2,5 млн. лет назад ещё не было представителей современного вида человека! Но при этом нельзя забывать, что согласно Специальной теории относительности, не существует никакого способа узнать, как эта галактика выглядит в «настоящий момент», поскольку то, что мы видим, и есть для нас «настоящий момент».

В бинокль галактика заметна даже на засвеченном небе больших городов. А вот её наблюдения в любительские телескопы средней апертуры (150-200 мм) обычно разочаровывают. Даже на самом хорошем небе и в безлунную ночь галактика представляется просто огромным светящимся эллипсоидом с размытыми и всё более и более тусклыми краями и ярким ядром. Внимательный наблюдатель замечает намёк на одну-две опоясывающие пылевые полосы на северо-западном (ближнем к нам) крае галактики и небольшое локальное повышение яркости на юго-западе (огромная область звёздообразования у нашей соседки). Никаких других деталей, за исключением двух спутников — небольших эллиптических галактик M32 и М110, ничего похожего на красочные фотографии и иллюстрации популярных изданий!

Увы, таковы особенности ночного зрения человека. Наши глаза, при всей своей феноменальной светочувствительности, не способны, подобно современным фотоприемникам, накапливать свет в процессе длительной (иногда часами!) экспозиции. К тому же, ночная чувствительность наших глаз достигается в том числе жертвой распознавания цветов — «ночью все кошки серы!» — и резким снижением остроты зрения. Вот и получается, что при наблюдениях диффузных объектов дальнего космоса видны лишь неясные светло-серые образы на темно-сером фоне. К этому добавляются огромные размеры М31, что дополнительно скрадывает её контрасты и детализацию.


Туманность Андромеды находится в созвездии Андромеды.

Ссылка на основную публикацию
Статьи на тему:

Adblock
detector