М31
Галактика Андромеды
Степень сложности: 1(5)
Минимальная апертура: невооруженный глаз
Обозначение: NGC 224
Тип: Галактика
Класс: Sb
Расстояние: 2.57 млн с.л. (H2000)
2.53 млн с.л. (PN, 2000)
2.58 млн с.л. (Cepheids, 2003)
2.59 млн с.л. (RR Lyr, 2004)
Размер: 160 000 с.л.
Созвездие: Андромеда
Прямое восхождение: 0h 42.7min
Склонение: +41° 16'
Звёздная величина: 3,4
Поверхностная яркость: 22.8 mag/arcsec2
Видимый диаметр: 3,5°х1°
Первооткрыватель: Ас-Суфи, 964
История
Примерно в 964 году н.э., персидский ученый Абуль-Хусейн Абдуррахман ибн Умар ас-Суфи, впервые обратил внимание на «маленькое облако» в созвездии Андромеды. Но эта туманность, возможно, была известна персидским астрономам к 905 году или даже ранее.
Эти раннесредневековые наблюдения были давно забыты, когда в 1612 году, сразу после изобретения телескопа, Симон Мариий опробовал свой маленький рефрактор в Гунценхаузене, Германия. Его повторное открытие M31, вполне может рассматриваться как самостоятельное открытие ближайшей спиральной галактики. Он писал: "Выглядит как свеча, сквозь прозрачный рог. Звезд не видно, только мерцающие лучи, которые становятся ярче ближе к центру". Поскольку наблюдения Мария не были известны более поздним наблюдателям, мы также можем рассматривать Годиерну (1654 г.) и Буллиальда (1661 г.) как независимых первооткрывателей.
С сегодняшней точки зрения, не очевидно, почему телескоп должен был быть необходим, для обнаружения М31. Но до изобретения телескопа, туманности, для невооруженного наблюдателя, были практически неизвестны (за исключением M 44, прототипа "туманности"), и просто не было никакого интереса к такого рода явлениям. Таким образом, М31 вполне мог быть замечен другими астрономами до телескопа, но явно проигнорирован как не имеющий для них значения.
Шарль Мессье, наблюдал M31 несколько раз и также сделал зарисовку туманности. В его записи от 3 августа 1764 года говорится: "Прекрасная туманность в поясе Андромеды в форме веретена; она напоминает два конуса или пирамиды света, обращенных друг к другу в их основания, с осью, направленной с северо-запада на юго-восток, две точки света или вершины находятся на расстоянии около 40' друг от друга, общее основание двух пирамид 15'". Однако, в описании удлинения, Мессье был не уверен в истинном направлении.
В 1785 году, Уильям Гершель пророчески предположил, что М31 является "сестрой Млечного Пути", но его оценка расстояния в 2000 раз больше, чем у Сириуса, была слишком заниженной. Он описал М31 как: "Несомненно ближайшую из всех больших туманностей. Её протяженность составляет более полутора градусов в длину и даже в одном из самых узких мест, не менее 16' в ширину."
Смит довольно точно говорил о "молочно-неразрешимой туманности", а Лорду Россу казалось, что он узнает отдельные звезды. Лео Бреннер, в начале 20-го века, после наблюдений с его 150 мм. рефрактором, описал свои впечатления: "С увеличением 660х, бесчисленные крошечные звезды 13-й-15-й величины распределились по всему полю зрения, как мелкий песок на серой мраморной плите. Хотя я наблюдал эту туманность много раз до и после, только один раз я достиг такого разрешения, из которого можно сделать вывод, что это возможно только при исключительно хороших условиях наблюдения и телескопе особенно хорошего качества."
Истинное расстояние и характер «туманности» М31, стали ясны только в последующие годы. В 1912 году, Слайфер измерил приближающуюся радиальную скорость, в 300 км/с, это показало, что "туманность" - внегалактический объект. Но первое измерение расстояния, пришлось ждать до 1923 года, когда Эдвин Хаббл обнаружил первые цефеиды в M31. Затем стало окончательно ясно, что туманность Андромеды и многие другие подобные спиральные туманности представляют собой самостоятельные Млечные Пути.
Кёртис писал в 1918 году, основываясь на первом наборе фотографий:"Этот замечательный объект, самый большой из спиральных туманностей, слишком хорошо известен, чтобы нуждаться в описании. Экспозиции от 1 до 3 минут, показывают почти звездное ядро со следами спиральной структуры в окружающем туманном веществе"
Астрофизика
M31 считается самой изученной галактикой из всех. Её близость и наклон, позволяют последовательно изучать различные классы объектов, которые в нашей собственной Галактике скрыты за плотной межзвездной пылью галактического диска.
С диаметром около 160 000 световых лет, спиральная галактика M31 значительно больше нашего Млечного Пути, но, скорее всего, она менее массивна. Недавнее исследование Эванса и коллег (2000), который включил гало M31 в измерение, дало оценку, около 700 миллиардов солнечных масс, но эта впечатляющая цифра все еще меньше, чем предполагаемая масса нашей собственной Галактики, около 1000 миллиардов солнечных масс.
Вокруг M31, имеется по меньшей мере 337 гравитационно связанных шаровых скоплений, и еще 688 были перечислены в качестве кандидатов. G1 (Mayall II), самый яркий из шаровых скоплений M31, был тщательно изучен с помощью космического телескопа имени Хаббла в 1994 году. По оценкам, число звезд с магнитудой 22,5 и ярче составляет 300 000, а масса достигает от 14 до 17 миллионов Солнц. Это делает G1, гигантом по сравнению с шаровыми скоплениями в нашем Млечном Пути. Его расстояние от центра родительской галактики составляет 170 000 световых лет, а эллиптичность - 0,2. Некоторые исследователи считают, что G1, на самом деле является остатком карликовой галактики, которая была поглощена М31.
M31 обладает широкой системой спутников-галактик. Их самые яркие представители, М32 и М110, даже являются членами каталога Мессье. Арп обнаружил слабый световой мост между М31 и М32, по этому, пара была включена в его каталог взаимодействующих галактик. Прошлая близкая встреча с M32, привела к деформации спиральных рукавов в M31.
Помимо этих двух объектов Мессье, NGC 147 и 185, являются заметными спутниками-галактиками M31. Существует целое семейство слабых карликовых галактик Андромеды (от I до IX) - в общей сложности, по крайней мере 12 спутников окружают родительскую галактику. IV, тем временем, был определён, как фоновый объект, а VIII и IX были обнаружены в последние годы. И VIII, находится перед М31 и рядом с М32 - он разрушается приливными силами. Этот случай напоминает ближайшего спутника Млечного Пути, карликовую галактику SagDEG (см. M54). Его ширина составляет около 30 000 световых лет и он до сих пор содержит до 3 шаровых скоплений и 12 планетарных туманностей. А IX, с другой стороны, представляет собой небольшую и очень слабую карликовую галактику, лежащую примерно в 150 000 световых лет позади М31.
В 2004 году, в 3° к северо-востоку от М31, был обнаружен очень слабый объект, с поверхностной яркостью всего 20 mag/arcsec2. Возможно, это отдаленная часть М31, оторвавшееся во время близкого столкновения с галактикой-компаньоном, или это остаток другого поглощённого спутника.
В 1991 году, ядро М31 было изучено с помощью космического телескопа имени Хаббла.
Это привело к открытию двойной структуры с разделением всего 0,5", из которой физическое ядро M31 образует более слабый компонент. Здесь предположительно присутствует черная дыра с массой 55 миллионов солнечных.
До сих пор, в М31 наблюдалась только одна сверхновая: 20 августа 1888 года, Эрнст Гартвиг обнаружил новую звезду 6-й величины, используя знаменитый рефрактор Фраунгофера в Дерпте. Эта звезда, сегодня известная как S Андромеды, потускнела до величины 16 m. к февралю 1890 года и была первой сверхновой, наблюдаемой в другой галактике. В 1989 году, Мейол на 4 метровом рефлекторе, смог идентифицировать остатки сверхновой звезды. Тем не менее, новые довольно распространены, несколько объектов регистрируют каждый год.
Из приблизительно 35 000 известных переменных в M31, классические цефеиды заслуживают особого внимания, поскольку их отношение периодической светимости, позволяет определить расстояние до M31, что является важным шагом в космологической лестнице расстояний. Со времени первых исследований Хаббла 1921 года, это значение менялось несколько раз. В настоящее время, предполагаемое расстояние в 2,5 миллиона световых лет, значительно больше, чем ранние оценки расстояния для галактики, которые были основаны на неправильной методе калибровки отношения цефеид.
Наблюдения
М31 - единственный внегалактический объект на северном небе, который виден невооруженным глазом без каких-либо трудностей. Поразительно представить себе огромное расстояние в 2,5 миллиона световых лет, по сравнению с "всего лишь" несколькими сотнями световых лет от звезд на переднем плане, в нашем Млечном пути. Центральную область М31, можно рассмотреть как туманную звезду даже при посредственным небом с предельной звёздной величиной не менее 5 m. Только сильно засвеченное городское небо не даст визуально увидеть галактику. На темном ясном горном небе M31 становится поистине впечатляющей крупной овальной туманностью, размером 3,5х1°. Слабая звезда 6,9 m. к юго-востоку от южного края галактики, является хорошим маркером при оценке видимой длины галактики Андромеды.
В хороших биноклях и телескопах с большим полем зрения видимая, длина М31 может достигать даже 4° и более. В 1953 году, Роберт Джонкир отметил впечатляющую общую протяженность 5,2°×1,1°, с его 50-миллиметровым биноклем.
Наиболее очевидная особенность M31 - яркое звездообразное ядро, которое видно в маленьких телескопах, особенно с большим увеличением. Вокруг него в пригородном небе, видна только овальная туманность длиной 1° без каких-либо дополнительных деталей. Темное небо, однако, показывает, что это только четко определенный центральный район галактики, который в три раза больше. Его край особенно отчетливо виден ближе к M110. С 75 мм. апертурой и более, внутренняя пылевая полоса становится еле видимой. При длительном наблюдении, слабая структура может быть отождествлена во внешних областях галактики. Наиболее отчетливая деталь - это звездное облако NGC 206 (A78), впервые замеченное Уильямом Гершелем в 1786 году.
Используя 150 мм. апертуру и терпеливо наблюдая в течение нескольких часов, M 31 показывает богатую структуру. NGC 206, оказывается лишь самым очевидным из множества ярких пятен, которые отделены друг от друга темными полосами, которые следуют по спиральной структуре галактики. Наиболее заметные области поглощения - две темные полосы на северо-западной стороне M31 и изогнутый участок в его южной части. 150 миллиметровый телескоп, также способен показывать яркие шаровые скопления M31: G 213, 272, 280, 78, 76 и 1. G1, безусловно, самый яркий из них кластер, с величиной 13,7 m., его можно рассмотреть уже в 100 мм. телескоп.
350 миллиметровый телескоп предлагает настолько много видимых деталей в M31, что для записи всего этого требуется несколько ночей. Очень яркое ядро остается звездообразным. Оно окружено эллиптической туманностью длиной 10', с сильным градиентом яркости, но без видимых деталей. В 5 'и 10' к западу от ядра , видны две темные полосы, каждая из которых имеет ширину 3'. Эти полосы демонстрируют высокий контраст со своим ярким фоном, а более яркая область между ними кажется пятнистой. Внутренняя сторона, внутренней полосы имеет довольно рваную мелкомасштабную структуру. Особенно богатым в деталях, является район NGC 206. Само яркое облако фрагментируется в яркие пятна при наблюдении с большим увеличением, его восточный край довольно ясно определяется. Звездное облако A 80, в 7' к югу, содержит рассеянное скопление C 107, которое видно, как небольшое вытянутое пятно. Далее на западе находится G 76, одно из самых ярких шаровых скоплений в M31. Наконец, C 202/3 - довольно хорошо видимая пара рассеянных скоплений, расположенная в 20' к югу от ядра галактики.
Много деталей присутствует на северо-восточной стороне Галактики Андромеды. Начиная от 15' к востоку от ядра, цепь ярких звездных облаков достигает 18' к северу. Его наиболее заметные компоненты, это А 40, 41, 42 и 91. Шаровые скопления G 272 и G 280 расположены между ними и выглядят как крошечные туманные пятна. Небольшое, вытянутое пятно C 410 находится в 1,5' к югу от G 280. Это самая яркая область HII в M31, связанная со звездным скоплением. Другая группа шаровых скоплений образует "проспект", начинающийся около М110 и направленный на юго-восток. Он состоит из G 58, 64, 72 и G 78. Еще один интересный объект - А 54, относительно яркое и изолированное звездное облако 20' к северу от ядра M31. Большие апертуры разрешают внутреннюю темную структуру в А 54. Голубая светящаяся переменная типа S Золотой Рыбы, AF Андромеды, лежит примерно в 10' к юго-востоку от ядра. Это самая яркая звезда галактики Андромеды, с магнитудой 16,5 m..
Две фоновые галактики светят прямо сквозь M31: Маркарян 957 и 5Zw 29, видны как слабые точки 14-й звёздной величины. Ближайшие галактики-спутники M31, А I, II и III не видны с 350 миллиметровым телескопом, но все три находятся в пределах досягаемости 500 мм. инструмента.
1. M31. G 1 - самое яркое шаровое скопление M31. Оно лежит в 2,5° к юго-западу от ядра своей материнской галактики. Космический телескоп имени Хаббла.
2. М31. Ядро Галактики Андромеды имеет необычную двойную структуру. Космический телескоп имени Хаббла.
3. M31. Наша соседняя галактика, на расстоянии 2,5 миллиона световых лет от нас, один из самых впечатляющих объектов на ночном небе. На этой фотографии показаны две галактики-спутники M32 (ниже центра) и М110 (выше справа). Корд Шольц.
4. М31. Детальная фотография NGC 206 и южного региона галактики. Корд Шольц.
5. Негатив М31 с обозначением объектов.
6. М31, зарисовка. 350 миллиметровый телескоп системы Ньютона. Рональд Стоян.
7. М31, историческая зарисовка ядра. Р. Митчелл и Лорд Росс (1857).
8. Спутники-галактики М31
9. Подборка самых ярких объектов в М31
10. М31 и М32. Остается неясным, находится ли спутник М31 в действительности впереди или позади материнской галактики. Роберт Гендлер.