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^[1] (2,52 млн световых лет). Плоскость галактики наклонена к нам под углом 15°, её видимый размер — 3,2 × 1,0°^[2], видимая звёздная величина — +3,4^m.

История наблюдений

Первое письменное упоминание о галактике Андромеды содержится в «Каталоге неподвижных звезд» персидского астронома Ас-Суфи (946 год), описавшего её как «маленькое облачко»^[3]. 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^[4].

В 1864 году Уильям Хаггинс, наблюдая спектр М31, обнаружил, что он отличается от спектров газопылевых туманностей^[5]. 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^[6]. 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^[7].

Специалисты Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики, проанализировав результаты 10-летнего наблюдения за M31 при помощи орбитальной обсерватории Чандра (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^[8].

Общие характеристики

Движение в Местной группе

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^[9]. 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^[10].

Структура

Галактика Андромеды 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^[11]. У неё есть несколько карликовых спутников: M32, M110, NGC 185, NGC 147 и, возможно, другие. Её протяжённость составляет 260 000 световых лет, что в 2,6 раза больше, чем у Млечного Пути.

Ядро

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^[12]. 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.

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^[13].

Другие объекты

В галактике зарегистрировано около 460 шаровых скоплений^[14]. Самое массивное из них — Mayall II, называемое ещё G1, — имеет наибольшую светимость в Местной группе, опережая по яркости самое яркое скопление Млечного Пути — Омегу Центавра^[15]. 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 древней карликовой галактики, когда-то поглощённой М31^[16]. Согласно исследованиям, в центре этого скопления находится кандидат в чёрные дыры массой 20 тысяч Солнц^[17]. 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 и карликовыми сфероидальными галактиками^[18].

В галактике находится звезда PA-99-N2, вокруг которой обращается экзопланета — первая, которую открыли за пределами Млечного Пути^[19].

Наблюдения

Наилучшее время для наблюдений «Туманности Андромеды» — осень—зима. На тёмном деревенском небе (вдали от засвеченного городского неба) светящийся диффузный овал М31 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 М31). 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.

Соседи по небу из каталога Мессье

• M32 и М110 — спутники «Туманности Андромеды»:
• M33 — (в Треугольнике, к югу — по другую сторону от β And) большая спиральная галактика, обращённая к нам своей плоскостью;
• M76 — (на северо-восток, в созвездии Персея) небольшая планетарная туманность «Малая Гантель»;
• M34 — (на восток, также в созвездия Персея) довольно яркое рассеянное скопление

Последовательность наблюдения в «Марафоне Мессье»

…М74 → М77 → М31 → М32 → М110…

Примечания