Мессье 31: галактика андромеды

Миф о созвездии

В мифах Древней Греции Андромеда была ребенком эфиопского царя Цефея и королевы Кассиопеи. Она накликала гнев нереид (морских нимф), потому что сказала, что превосходит их красотою. Нимфы разозлились и пожаловались Посейдону, который отправил на охоту морского монстра (Цетус). Царь попросил совета у оракула

Ему было важно защитить королевство и жителей. Тот посоветовал уважить Посейдона и принести дочь в жертву

Царь согласился, но ее спас Персей. Они поженились и родили 6 детей.

После всего случившегося богиня Афина решила запечатлеть Андромеду среди созвездий, разместив рядом с мужем и матерью.

Есть ли в Туманности Андромеды планеты?

Поиском планет в галактиках ученые занимают регулярно. Они не оставляют попыток обнаружить на просторах Млечного Пути планету, приближенную по характеристикам к нашей Земле. В настоящий момент уже более трехсот объектов были открыты и описаны, но все они расположены в нашей звездной системе. В последние годы астрономы стали все более пристально присматриваться к Андромеде. Есть ли там вообще планеты?

Тринадцать лет назад группа астрономов с помощью новейшего метода высказала гипотезу, что у одной из звезд Туманности Андромеды находится планета. Ее предположительная масса составляет шесть процентов от самой крупной планеты нашей Солнечной системы — Юпитера. Его масса в триста раз превышает массу Земли.

В настоящий момент данное предположение находится на стадии проверки, но имеет все шансы стать сенсацией. Ведь до сих пор астрономы не обнаруживали планет в иных галактиках.

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.

Гало Андромеды

Кроме того глубокие наблюдения, проведенные в период между 2008 и 2014 годами с использованием французско-канадского телескопа на Гавайских островах (CFHT), дали некоторые интересные факты о гало Андромеды. Эта обширная область, которая в 10 раз больше размера самой галактики. И она буквально кишит гигантскими течениями из звезд. Наиболее заметное из них называется «Гигантский поток». Это неправильный диск, который имеет раковины и скопления по своим краям.

Используя эти данные, французско-китайская команда создала подробную численную модель Андромеды. Она использовала два самых мощных компьютера, доступных во Франции — MesoPSL в Парижской обсерватории. А также суперкомпьютер IDRIS-GENCI Национального центра научных исследований (CNRS). Полученная исследователям численная модель смогла продемонстрировать, что все эти наблюдения можно объяснить только недавним столкновением.

Ученые пришли к выводу, что от 7 до 10 миллиардов лет назад Андромеда состояла из двух галактик. Эти объекты медленно столкнулись друг с другом. После вычисления траекторий обеих галактик они определили, что это произошло в период от 1,8 до 3 миллиардов лет назад. Это столкновение и создало Андромеду такой, какой мы ее знаем сегодня. Открытие делает Андромеду моложе нашей Солнечной системы. Она сформировалась почти 4,6 миллиарда лет назад.

Более того, исследователи смогли рассчитать значения масс галактик, которые слились и сформировали Андромеду. Данные указывают на то, что одна галактика была в четыре раза меньше по размеру, чем другая. Но самое главное, команда смогла подробно воспроизвести все структуры, которые составляют сегодня Андромеду. В том числе выпуклость, бар, огромный диск и присутствие молодых звезд.

История и будущее Млечного Пути

Самой старой звезде, обнаруженной в нашей галактике, HD 140283, астрофизики дают 13,7 миллиарда лет — она только на 100 миллионов лет моложе самой Вселенной. В ту пору галактика развивалась очень бурно. Так как именно в звездах формируются тяжелые элементы вроде кислорода, углерода или железа, первые после Большого Взрыва светила галактики состояли только из гелия и водорода. Без тяжелых веществ, которые играют роль стабилизаторов, новые звезды вырастали очень большими, и существовали считанные миллионы лет до взрыва. По наличию металлов в составе Солнца и газопылевом диске можно сказать точно, что почти все вещество Млечного Пути хоть раз, но было внутри другой звезды.

А что в это время делал сам Млечный Путь? Как и все новые галактики, он активно поглощал разбросанное в пределах своего гало вещество. Этим он занимается и до сих пор. Высокоскоростные газовые облака движутся вокруг галактики и падают на ее диск, обеспечивая материалом для новых звезд. Также в раннем периоде Млечный путь активно поглощал меньшие, карликовые галактики, которые попадались на его пути. Поэтому из множества спутников у галактики осталось лишь 14.

На видео ниже — компьютерная модель столкновения двух галактик, и одна из наиболее качественных на сегодняшний момент.

Но через 4 миллиарда лет спутники ждет поглощение Млечным Путем. Ученые считают, что оно уже началось. Два спутника нашей галактики, которые видны невооруженным глазом — Большое и Малое Магеллановы Облака — прямо сейчас теряют свое вещество, которое наматывается на южный полюс Млечного Пути. Ученые считают, что раньше все галактики-спутники выглядели как одно громадное кольцо, которое распалось во время раскручивания нашей галактики.

Сейчас Млечный Путь принадлежит к «зеленому промежутку» галактик, и находится ровно посередине своего жизненного пути — газ для формирования новых звезд начинает заканчиваться, но сами звезды еще молоды. Однако вырождаться в галактику «красной последовательности» Млечный Путь пока не собирается. После того как он разделается со своими спутниками, его ждет уже известное вам столкновение. После него Млечный Путь и Андромеда объединят свои ресурсы, и их ждет кратковременный рост количества новых звезд.

А дальнейшие перспективы не берутся загадывать даже фантасты. Ведь 5 миллиардов лет, которые требуются для слияния галактик — больше, чем возраст всего живого на текущий момент.

https://youtube.com/watch?v=QUmLohLA0uM

Спутники галактики M31

Галактику Андромеды, как и наш Млечный Путь, окружают несколько карликовых галактик — небольших звёздных систем, состоящих из нескольких миллиардов звёзд. Самые крупные и известные из них — компактные эллиптические галактики M 32 и M 110, заметные на любой фотографии Галактики Андромеды. Расчёты показывают, что М 32 в недавнем прошлом, возможно, являлась спиральной, однако процесс, поддерживающий образование её спиральных рукавов, был подавлен под воздействием мощных приливных сил Галактики Андромеды.

M 110 тоже участвует в гравитационном взаимодействии с Галактикой Андромеды: астрономами был обнаружен гигантский поток звёзд, богатых тяжёлыми металлами, на периферии М 31 — в её гало. Подобные звёзды населяют и карликовую М 110, что говорит об их миграции из одной галактики в другую[

Туманность Андромеды окружена свитой из четырех гораздо меньших звездных систем. Главная из них, эллиптическая галактика M32, была открыта еще в XVIII в. Она видна в большой школьный рефрактор. Ее поперечник близок к 0,8 кпк, а звездное население состоит примерно из миллиарда звезд. Столь же малочисленно “население” и другой карликовой галактики M 110, хотя по размерам она вдвое больше первой.

Похожи на них и остальные два спутника, открытые только в 1944 г. Рядом с этими крошечными звездными системами туманность Андромеды и наш Млечный Путь просто исполины. Впрочем, это обстоятельство не может служить основанием для самодовольства, так как количество уже известных нам гигантских галактик исчисляется многими миллионами.

Уже в наше время (2013 г.) в ходе многолетних наблюдений с помощью телескопа Канада-Франция-Гавайи была обнаружена целая группа карликовых галактик, обращающихся в одной плоскости вокруг М 31.

Ф. Ю. Зигель “Сокровища звездного неба”

Квадранты

В звёздной картографии под квадрантом подразумевается обширное пространство космоса в рамках галактики. Границы квадрантов определяются осями, проходящими через центр галактики и пересекающимися перпендикулярно друг относительно друга. Таким образом, галактика Млечный путь состоит из четырёх приблизительно равных квадрантов, которые называются Альфа, Бета, Гамма и Дельта-квадрантами. Звёздный Флот Федерации и его ближайшие соседи Клингонская и Ромуланская империи располагаются в Альфа и Бета-квадрантах. Коллектив боргов находится в Дельта-квадранте. Доминион — в Гамма-квадранте.

Альфа-квадрант

Альфа-квадрант — это собирательное название одной четвёртой галактики Млечный Путь. Его границы определены меридианом, проходящим через галактическое ядро вблизи Солнечной системы и вторым меридианом, перпендикулярным первому. В квадрант входят Рукав Ориона, Рукав Персея и Рукав Стрельца.

Межзвёздная политика в Альфа-квадранте в XXIV веке в основном определялась Звёздном Флоте Федерации совместно с другими силами региона, включавшими Клингонскую и Ромуланскую империи, Кардассианский союз, Тзенкети, Таларианскую республику и Альянс ференгов, которые взаимодействовали между собой в основном мирно. Члены Толианского сообщества , Конфедерации бринов и Зинди держались достаточно обособленно от остальных обитателей Альфа-квадранта.

Стоит отметить, что к этому времени достаточно изучено только 25 процентов Альфа-квадранта, но и они содержат примеры потрясающей красоты и научного чуда, как, например, Звёздное скопление Арголис, Туманность Арахнид и Пустоши.

Одним из самых интересных астрономических объектов является Баджорская червоточина, соединяющая Баджорский сектор в Альфа-квадранте с системой Идран, расположенной в отдалённой части Гамма-квадранта, неподалёку от пространства Доминиона. Использование этой червоточины обитателями Альфа-квадранта для исследований и торговли вызвало усиление враждебности со стороны Доминиона, что вылилось в Доминионскую войну.

Бета-квадрант

Бета-квадрант — это собирательное название одной четвёртой галактики Млечный Путь. Один из квадрантов нашей Галактики, расположенный в направлении созвездия Киля перпендикулярно α Квадранту. В Бета-Квадранте располагаются владения Клингонской звёздной империи, а также Ромуланской звёздной империи, некоторая часть Квадранта принадлежит и Федерации. Федерации плохо известна картография Бета-Квадранта — в основном по причине перекрывания дальнейшего доступа к остальной части Квадранта Клингонской и Ромуланской империями: известно, что в 2566 году клингоны присоединились к Федерации — вероятно, тогда началось более активное освоение Квадранта, потому как барьеров больше не стало. В 2293 году крейсер типа «Эксельсиор» под командованием капитана Салу закончил трёхлетний исследовательский рейс в Бета-Квадранте, который включал каталогизирование газообразных аномалий Квадранта. 70 лет спустя «Олимп» под командованием Лайзы Кузак семь лет исследовал Бета-Квадрант. С большой долей вероятности можно предположить, что большинство миссий NX-01 имели место в Бета-Квадранте и лишь часть — в α Квадранте.

Гамма-квадрант

Гамма-квадрант — это собирательное название одной четвёртой галактики Млечный Путь. Его границы определённы меридианом, проходящим через галактическое ядро вблизи Солнечной системы и вторым меридианом, перпендикулярным первому. Ближайшая к Земле граница Гамма-квадранта расположена примерно в 30 000 световых годах от неё. Стабильная Баджорская червоточина соединяет Баджорский сектор в Альфа-квадранте с системой Идран, расположенной в Гамма-квадранте.

Дельта-квадрант

Дельта-квадрант — это собирательное название одной четвёртой галактики Млечный Путь. Его границы определены меридианом, проходящим через галактическое ядро вблизи Солнечной системы, и вторым меридианом, перпендикулярным первому. Ближайшая точка до Земли расположена примерно в 30 000 световых годах от Земли. В квадрант входит часть Рукава Центавра, а также шаровые звёздные скопления M14 (NGC 6402) и M80 (NGC 6093).

Впервые люди были заселены в Дельта-квадрант расой под названием бриори примерно в 1937 году для использования в качестве рабов. Но рабы восстали, а их потомки основали новую цивилизацию на планете L-класса. Впервые люди самостоятельно посетили этот сектор космоса в звёздную дату 32629.4, когда звездолёту «Рэйвен» удалось проследовать за кораблём боргов через трансварповый канал. Первая миссия Звёздного флота в Дельта-квадранте совпала с инспекцией Барзанской червоточины в 2366 году.

Как увидеть другую галактику?

Человеческая интуиция подсказывает, что далекие астрономические объекты должны казаться на небе меньше, чем близлежащие объекты. Но интуиция, как правило, не лучший помощник при работе с незнакомыми масштабами и структурами далекой Вселенной. В нашей Солнечной системе только Солнце, Луна и случайные кометы имеют ярко выраженный размер, который можно разглядеть невооруженным глазом. Планеты же — это просто точки.

Эта закономерность продолжается по мере удаления от Земли. Ближайшее крупное скопление галактик — скопление Девы, содержащее около 1 500 галактик; оно настолько велико, что заполняет все созвездие, в честь которого названо. Скопление Девы является частью более крупного, Сверхскопления Девы, которое включает в себя наш Млечный Путь. Сверхскопление Девы, в свою очередь, является подмножеством еще большего сверхскопления под названием Ланиакея, одной из крупнейших структур в известной Вселенной.

Возьмем, к примеру, недавнюю комету NEOWISE, которую можно было наблюдать с Земли. Твердая часть кометы крошечная, не более 5 километров в ширину, как же мы ее увидели? Дело в том, что газ и пыль, которые «выкипели» из кометы и образовали ее общий след в окружающей среде — распространились в миллион раз дальше.

Пылевые и ионные хвосты кометы NEOWISE были легко видны с Земли, хотя сама комета была настолько маленькой, что даже космический телескоп Хаббл не смог ее увидеть

Имеет двойное ядро

Еще одним интересным фактом о галактике Андромеды является ее двойное ядро. Наблюдения показали, что в центральной части галактики находятся два ярких объекта (P1 и P2), разделенных расстоянием всего в 5 световых лет. В каждом из них содержатся несколько миллионов плотно расположенных друг от друга молодых синих звезд.
Позже астрономы выяснили, что два ядра представляют собой не два отдельных скопления звезд, а скорее одно скопление в форме бублика и сверхмассивную черную дыру, масса которой превышает 140 миллионов масс Солнца. Звезды в скоплении P1 обращаются очень близко вокруг черной дыры, словно планеты вокруг Солнца, за счет чего создается эффект наличия двойного ядра.

Содержит триллион звезд

Согласно приблизительным подсчетам, Млечный Путь может содержать от 100 до 400 миллиардов звезд. Но это ничто в сравнении с Андромедой, в которой может содержаться около одного триллиона. Благодаря космическому телескопу «Хаббл» ученые узнали о наличии среди этого триллиона очень большой и редкой популяции горячих и ярких звезд.

Горячие, молодые звезды, как правило, выглядят синими. Однако синие звезды, обнаруженные в галактике Андромеды, выглядят скорее стареющими, больше похожими на Солнце, звездами, которые выжгли свои внутренние слои и обнажили свои горячие синие ядра. Они разбросаны по всему центру галактики и в ультрафиолетовом диапазоне являются самыми яркими.

Спутники Андромеды

Вокруг массивной галактики обращаются несколько спутников. Это карликовые галактики, содержащие в себе всего по несколько миллиардов звёзд. На всех фотографиях Андромеды хорошо заметны две из них – М32 и М110.

М32 и сама, скорее всего, ещё недавно была спиральной галактикой, но властная соседка своими приливными силами подавила процессы образования спиральных рукавов. Эти же приливные силы стимулируют обмен звёздами и с М110. При помощи телескопа CFHT, который удобно устроился на Гавайях, были обнаружены несколько галактик. Они все карликовые и обращаются в одной плоскости вокруг галактики Андромеда.

Звёзды созвездия Андромеда

В созвездии Андромеды есть двойные и переменные звёзды, которые заслуживают внимания. Рассмотрим самые примечательные из них.

Звезда Альферац

Альферац, или Сиррах — самая яркая звезда созвездия Андромеды, её альфа. Она находится верхнем левом углу Большого Квадрата Пегаса, и долгое время входила именно в это созвездие и была его дельтой. Её название переводится с арабского языка как «пуп коня». Затем Альферац принадлежал одновременно двум созвездиям – Пегаса и Андромеды. Лишь в 1928 году эта звезда была отнесена к Андромеде, а в Пегасе теперь нет звезды с обозначением дельта.

Альферац имеет яркость 2.02 — 2.06m, то есть обладает небольшой переменностью. Находится от нас на расстоянии около 97 световых лет.

Эта звезда двойная. Первый компонент, Альферац А, в 2-3 раза больше Солнца и почти в 4 раза тяжелее. Температура поверхности составляет 13400 К, а светимость – 240 солнечных. Эта звезда молода – её возраст всего 60 миллионов лет.

Что самое интересное – Альферац А относится к редким ртутно-марганцевым звёздам. В атмосфере такой звезды много марганца, ртути, галлия и европия, а других элементов очень мало. Облака ртути плывут над поверхностью, распределяясь неравномерно, отчего наблюдается небольшие колебания яркости.

Второй компонент – Альферац B, несколько меньше. Масса этой звезды – 2 солнечных, а размер превышает солнечный в 1.6 раз. Температура поверхности – 8500 К, а света излучается в 13 раз больше, чем излучает Солнце. Эта звезда тоже молодая – её возраст составляет 70 миллионов лет.

Это физическая двойная система, в которой полный оборот обоих звёзд вокруг центра тяжести происходит за 96.7 суток. Но различить эти звёзды в телескоп не получится – слишком тесно они расположены.

Звезда Аламак

Это γ Андромеды, примечательная тем, что это тройная система, хотя в телескоп видно только два компонента. Но Аламак – одна из красивейших двойных, так как одна из звёзд оранжевая, а другая – голубая, обе с ярко выраженным цветом. Расстояние до неё огромно – 350 световых лет.

Двойная звезда Аламак в телескоп.

Главная звезда желто-оранжевого цвета имеет яркость 2.1m, а около него виден голубой спутник яркостью 4.84m – их разделяет угловое расстояние 9.6’’. На самом деле голубая звезда сама двойная, и состоит из пары звёзд, разделенных расстоянием всего в 0.5’’. Разделить эту пару в любительский телескоп не получится. Кстати, оранжевая звезда больше Солнца в 80 раз и в 9 раз тяжелее.

Мало того, яркий компонент этой голубой пары сам является спектрально двойной звездой. Но эта пара очень тесная, с периодом обращения всего в 2.67 суток.

Так что Аламак – не двойная, а кратная звезда, хотя в телескоп выглядит как двойная, притом очень красивая. Когда будете на неё смотреть, вспомните, что голубая звезда – сама по себе сложная система из трёх звёзд.

Переменная звезда R Андромеды

Эта звезда относится к миридам, то есть переменным типа Миры Кита (Омикрон Кита). Это гигант, размеры которого превосходят солнечные почти в 500 раз, хотя звёзды такого типа пульсируют, меняя радиус и температуру.

Этот холодный красный гигант уже сжег свой водород и теперь сжигает гелий в недрах и остатки водорода в верхних слоях. На поверхность выносится углерод и циркон.

Чем примечательна R Андромеды, так это размахом своего блеска. В максимуме яркость может достигать 5.8 m, и её можно легко видеть в любой бинокль. В минимуме яркость падает до 15.2 m, и тогда её сложно обнаружить даже в очень мощные любительские телескопы. Амплитуда составляет почти 10 m, а период – 409 суток. Причём минимум и максимум не всегда доходят до предельных значений, а могут не достигать их на несколько величин.

Звезда υ Андромеды

Ипсилон Андромеды – солнцеподобная звезда, чуть больше и горячее Солнца. Она сама по себе ничем не примечательна, но это первая звезда такого типа, у которой была обнаружена планетная система, и на данный момент открыто 4 планеты. Все они – газовые гиганты, притом орбиты их не лежат в одной плоскости, как в Солнечной системы.

Еще необычности этой звезде придаёт наличие тусклого красного карлика, удалённого от основной звезды на 750 а.е. Если там есть землеподобные планеты, то это весьма интересный мир.

Похожая — и не похожая

Спиральная структура, ядро, гало, галактики-спутники — все это в наличии и в нашей Галактике.

Но с тех пор как астрономы получили такие могущественные инструменты для исследования далекого космоса, как космические телескопы «Хаббл», «Чандра» и «Спитцер», в недрах галактики Андромеды были обнаружены удивительные объекты, подобных которым в Млечном Пути нет.

В центре галактики Андромеды был открыт источник рентгеновского излучения такой мощности, какую может создать только «черная дыра» с невероятной массой — около 140 млн масс Солнца.

Это «сверхмассивное черное чудовище» окружает диск, состоящий из 400 молодых голубых звезд, которые вращаются вокруг «черной дыры» в точности, как планеты вокруг Солнца.

Поведение этих звезд противоречит расчетам астрофизиков: во-первых, в таких условиях они вообще не должны были образоваться, а во-вторых, им полагалось бы давным-давно рухнуть на поверхность «черной дыры».

Уникальна и радиальная скорость, с которой движутся «голубые нарушители»,- она составляет около 3,6 млн км/ч. При такой скорости можно за 40 секунд облететь земной шар. Диск голубых звезд на расстоянии около 5 световых лет от «черной дыры» окружает кольцо из очень старых красных звезд.

Галактика Андромеды — рекордсмен по числу шаровых звездных скоплений — их там 460. Но особый интерес представляет скопление Майоль II. Оно находится на расстоянии 130 тыс. световых лет от центра галактики и включает 300 тыс. старых звезд.

Светимость этого скопления далеко превосходит самые яркие подобные объекты в Млечном Пути. Исследователи считают, что это не обычное скопление, а ядро другой древней галактики, которую Андромеда когда-то просто «проглотила».

Астрономы установили, что галактика Андромеды движется по направлению к Солнцу со скоростью 100-140 км/с — именно поэтому ее спектр имеет фиолетовое смещение. Если эта скорость сохранится, столкновение двух галактических систем произойдет примерно через 2,5-3 млрд лет.

Если это произойдет, обе массивные спиральные галактики сольются в одну сверхгигантскую, форму которой невозможно предсказать.

При этом мощные гравитационные возмущения могут «выбросить» Солнечную систему в межгалактическое пространство, что никак не отразится ни на Солнце, которое к тому времени уже будет красным гигантом, ни на планетах.

Подобные космические явления вообще не следует рассматривать как катастрофы — они довольно обычны во Вселенной. Столкновений и разрушений звезд при этом практически не происходит из-за их крайней отдаленности друг от друга.