Журнал; Все о Космосе

Журнал “Все о Космосе”

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.

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.

Где находится галактика Андромеды

Относится она к местной группе галактик. В эту группу также входят Млечный Путь и Треугольник. Из всех она, кстати, самая большая.
С точки зрения астрономии, расположена она в созвездии Андромеды. На расстоянии 2,52 млн световых лет от планеты Земля. Это близкий сосед нашей галактики. Который, к тому же, превышает её по размеру.

Сравнительные размеры четырёх галактик

Наблюдение Андромеды

Удивительно, но мы можем наблюдать эту галактику без помощи телескопа с Земли. Разумеется, увидим мы её как небольшое пятно. А так, согласитесь, сложно представить себе и определить её огромный размер.

Наверное, вас интересует вопрос: как найти и узнать туманность на небе самостоятельно? Здесь ничего сложно нет. Достаточно хотя бы знать немного о звёздах на небе.
Для начала, необходимо найти в северном полушарии созвездие Кассиопея. Оно напоминает широкую букву W.
Чуть ниже будет видна линия из трёх ярких звёзд. Из средней, называемой Мирах, нужно вверх провести прямую. Тогда станет заметно небольшое пятно. Это и будет искомая Андромеда. Между прочим, мы видим испускаемое свечение два, а то и два с половиной миллиона лет назад. По крайней мере, так утверждают учёные.

Андромеда относительно созвездию Кассиопея

Лучшее время для наблюдения

Для того, чтобы увидеть Андромеду с Земли, есть несколько важных моментов. Во-первых, важно выбрать время. Самым подходящим считается ночь в августе и сентябре, а также вечера с октября по декабрь. Потому что именно в это время галактика расположена особенно высоко. В остальное время происходит большое поглощение света атмосферой.
Во-вторых, нужно чтобы небо было чистое и прозрачное. Это обеспечит лучший обзор. И так можно детальнее рассмотреть объекты на нём.
И, в-третьих, большой проблемой для наблюдений станет яркость городов. Освещённость улиц, яркие рекламные щиты и подобное не позволяют в полном объёме увидеть что-то на небе.
Поэтому, выбирайте правильное место и время. И тогда все получится!

Галактика Андромеды и Млечный путь

Из всех известных нам галактик туманность Андромеды изучена лучше других. Мы знаем такие подробности о строении этого “звездного острова”, которые известны, вероятно, далеко не всем его разумным обитателям.

Туманность Андромеды – исполинская звездная спираль с поперечником в 50 кпк, спираль, которую мы видим не плашмя и не “с ребра”, а, так сказать, вполоборота. Примерно так же выглядит оттуда, из туманности Андромеды, наша Галактика, наш Млечный Путь.

Сходство двух галактик большое. Из огромных центральных шарообразных сгущений преимущественно желтых карликовых звезд – ядер галактик – выходят исполинские спиралеобразные звездные ветви. На великолепных недавно полученных цветных фотографиях туманности Андромеды, в отличие от желтоватого центрального ядра, ее ветви выглядят голубоватыми. Так и должно быть – в ядре в основном сосредоточены желтые звезды типа нашего Солнца, а зато силуэт, очертания спиральных ветвей создаются горячими голубовато-белыми звездами-гигантами.

Внутри туманности Андромеды и вокруг нее найдено около 170 шаровых звездных скоплений, очень похожих на принадлежащие нашей Галактике аналогичные объекты. Есть в соседней галактике и рассеянные звездные скопления, и газовые туманности, и облака мельчайшей твердой космической пыли. Последними вызваны многочисленные темные “провалы” на общем светящемся звездном фоне, хорошо различимые на фотоснимках туманности Андромеды.

Как и в нашей звездной системе, звезды туманности Андромеды обращаются вокруг ее ядра. Когда говорят о вращении подобной галактики, не следует понимать этот термин чересчур упрощенно. Галактики, подобные туманности Андромеды, не вращаются как единое целое, например, как патефонная пластинка. Однако нельзя движение звезд полностью уподоблять и движению планет Солнечной системы.

Действительность находится между этими двумя крайностями – вращением твердого тела и “кеплеровским” обращением планет. В Галактике угловая скорость вращения убывает с увеличением расстояния от центра, о медленнее, чем по законам Кеплера. Такова лишь общая картина вращения спиральных галактик. Детали же ее очень сложны и до конца не выяснены.

Структура и ядро

М31 — самое большое звездное скопление в Местной группе. Эта галактика по размерам в 2-2,2 раза превосходит наш Млечный Путь. Будь М31 ярче, то она была бы заметнее Луны в ночном небе.

Согласно данным, полученным от орбитальной обсерватории «Спитцер», М31 имеет около десяти спутников-галактик. Ученые полагают, что в будущем список будет расширен. Наиболее яркие из них – М110 и М32: эти объекты можно рассмотреть даже с помощью простого телескопа.

В центре М31, вероятно, находится сверхмассивная черная дыра, в миллионы раз тяжелее нашего Солнца. Вокруг нее, словно планеты около центрального светила, на огромных скоростях кружатся сотни молодых голубых звезд. По оценкам астрономов, их возраст не превышает 200 млн лет. Самый интересный факт: вращающиеся звезды образуют диск, напоминающий кольцо, размеры которого составляют один световой год. Вероятно, вблизи такое зрелище должно завораживать.

Ученые не могут объяснить данный феномен: гравитационное притяжение черной дыры настолько велико, что должно препятствовать межзвёздному газу концентрироваться и создавать новые звёзды.

Через несколько миллиардов лет Туманность Андромеды и Млечный Путь столкнутся и образуют новую галактику

В 1993 году в центре М31 обнаружили двойное звездное скопление, что стало большим сюрпризом: обычно они сливаются в короткий по астрономическим меркам период.

Наблюдения

Наилучшее время для наблюдений «Туманности Андромеды» — осень—зима. На тёмном деревенском небе (вдали от засвеченного городского неба) светящийся диффузный овал M 31 видят невооружённым глазом рядом с ν And даже не очень опытные наблюдатели. Это самый удалённый объект, видимый с Земли невооружённым глазом. Из-за конечной скорости света, на Земле её видят такой, какой она была 2 с половиной миллиона лет назад. Для примера, на Земле 2,5 млн лет назад ещё не было представителей современного вида человека. Но при этом 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. Но её наблюдения в любительские телескопы средней апертуры (150—200 мм) обычно разочаровывают. Даже на чистом небе и в безлунную ночь галактика представляется просто большим светящимся эллипсоидом с размытыми и тусклыми краями и ярким ядром. Внимательный наблюдатель замечает одну-две опоясывающие пылевые полосы на северо-западном (ближнем к нам) крае галактики и небольшое локальное повышение яркости на юго-западе (огромная область звёздообразования в туманности M 31). Больше нельзя наблюдать никаких других деталей, за исключением двух спутников — небольших эллиптических галактик M32 и М110. В любительский телескоп невозможно наблюдать ничего похожего на красочные фотографии и иллюстрации, встречающиеся в популярных изданиях.

Причина в особенностях ночного зрения человека. Наши глаза, при всей своей высокой светочувствительности, не способны, подобно современным фотоприемникам, накапливать свет в процессе длительной экспозиции. К тому же, ночная чувствительность человеческих глаз достигается в том числе жертвой распознавания цветов и резким снижением остроты зрения. Как следствие — при наблюдениях диффузных объектов дальнего космоса видны лишь неясные светло-серые объекты на тёмно-сером фоне. К этому добавляются огромные размеры М31, что дополнительно скрадывает её контрасты и детализацию.

Поиск галактики на видимом звездном небе

И все же, если наблюдателю самостоятельный поиск галактики является затруднительным, но он хорошо ориентируется в основных созвездиях, можно воспользоваться следующей схемой. Для начала необходимо найти полярную звезду (α Малой Медведицы, последняя звезда рукоятки “Малого ковша”). Затем необходимо найти Кассиопею. В Кассиопее ищем самую яркую звезду – α Кассиопеи (второй нижний угол, если наблюдатель видит Кассиопею в виде буквы W). После этого необходимо мысленно провести линию между двумя найденными звездами. Галактика M 31 будет лежать на этой линии, после выхода линии за пределы Кассиопеи, в виде размытого эллипса. [источник не указан 57 дней]

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.

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.

Столкновение с Млечным Путем

Идет огромная война между галактикой Андромеды и нашей собственной. Галактика Андромеда движется к Млечному Пути со скоростью 400 000 километров в час, что достаточно быстро, чтобы обогнуть Землю всего за шесть минут. Предполагается, что столкновение между двумя галактиками произойдет примерно через 3,75 миллиарда лет. Так что же будет с Землей после этого столкновения ?

Эксперты считают, что Земля, скорее всего, выживет. Они считают, что наша планета будет в основном невредима, потому что галактики состоят из пустого пространства. Земля может получить довольно невероятное шоу из столкновения, хотя, и это будет видно по всему небу в течение многих лет. Две галактики будут продолжать притягивать друг друга в течение многих лет, пока центральные черные дыры в каждой галактике не приблизятся достаточно близко, чтобы слиться в одну. Как только они объединятся, наша Солнечная система окажется в совершенно другом типе галактики, известном как эллиптическая галактика. Если бы Солнце не поглотило Землю примерно через пять миллиардов лет, небо казалось ярким даже ночью.