Что представляет собой ближайшая к нам галактика Туманность Андромеды, и как её найти на звездном небе
Опубликовано: 28/09/2020
(Обновлено: 07/10/2020)

Наблюдения галактики Андромеды с древности до наши дней

Ещё арабский астроном Ас-Суфи, живший в X в. н. э., описывает “маленькое небесное облачко”, легко различимое в темные ночи вблизи звезды n созвездия Андромеды.

В Европе на него обратили внимание только в начале XVII в. Современник Галилея и его соратник в первых телескопических наблюдениях неба астроном Симон Мариус в декабре 1612 г. впервые направил телескоп на эту странную небесную туманность. “Яркость ее, – пишет Мариус, – возрастает по мере приближения к середине. Она походит на зажженную свечу, если на нее смотреть сквозь прозрачную роговую пластинку“.

Несколько десятилетий спустя туманность Андромеды изучал Эдмунд Галлей, друг и ученик великого Ньютона. По его мнению, небольшие туманные пятна “не что иное, как свет, приходящий из неизмеримого пространства, находящегося в странах эфира и наполненного средою разлитой и самосветящейся”. Другие религиозно настроенные астрономы, как, например, Дерхем, уверяли, что в этом месте “небесная хрустальная твердь” несколько тоньше обычного и поэтому отсюда на грешную землю изливается “неизреченный свет” царствия небесного.

Галактика Андромеды, или Туманность Андромеды (M31). Яркое пятно в верхней части снимка - «спутник» Андромеды: M110, а яркая точка чуть ниже диска M31 - ещё один спутник: M32

Галактика Андромеды, или Туманность Андромеды (M31). Яркое пятно в верхней части снимка – «спутник» Андромеды: M110, а яркая точка чуть ниже диска M31 – ещё один спутник: M32

Вопрос об истинной природе туманности Андромеды не был решен и в XIX в. Никто, конечно, уже не говорил о просвечивании “тверди небесной”, но зато шли оживленные споры о том, состоит ли туманность из светящихся газов или из звезд, находится ли она за пределами нашей звездной системы, или из этой туманности в космических окрестностях Солнца рождается новая планетарная система.

Как и всегда в подобных случаях, спор был решен лишь тогда, когда появились новые достаточно мощные средства исследования.

В 1924 г. Эдвин Хаббл, известный американский астроном, на фотоснимках, полученных с помощью 2,5-метрового рефлектора обсерватории Маунт Уилсон, впервые “разрешил” (то есть разделил) туманность Андромеды на отдельные звезды. Впервые глазам исследователя предстала величественная звездная система с миллиардами солнц, возможно, с миллионами обитаемых планет, короче говоря, соседняя галактика.

Разделение туманности Андромеды на отдельные звезды решило вопрос и об удаленности от Земли. Что нельзя было сделать для туманности в целом, то оказалось сравнительно легким делом для отдельных составляющих ее звезд. Используя физические свойства некоторых из них, удалось уверенно показать, что туманность Андромеды находится не внутри нашей Галактики, а далеко за ее пределами, на расстоянии (по современным данным) 520 кпк, т.е. примерно 2,5 миллиона световых лет. Так было положено начало внегалактической астрономии – одной из наиболее бурно развивающихся ныне отраслей науки о небе.

Как выглядит галактика M31 (туманность Андромеды)

Туманность Андромеды – единственная галактика северного полушария неба, видимая невооруженным глазом. Ее звездная величина 4,3m. В темные ночи эта “туманная звезда” видна совершенно отчетливо, и для того, чтобы отыскать ее на небе, исключительная зоркость вовсе не обязательна.



Глазу туманность представляется маленьким овальным светящимся пятнышком с наибольшим поперечником 1/4 градуса (15′). Но это далеко не вся туманность, а только центральная, самая яркая ее часть.

На хороших фотографиях туманность Андромеды гораздо крупнее – ее длина близка к 160′, а ширина – к 40′. Иначе говоря, на таких снимках по площади туманность почти в 7 раз больше площади лунного диска! Но и это опять еще не вся туманность. Микрофотометр – прибор для измерения почернений на негативах астрономических объектов – улавливает воздействие света на эмульсию даже там, где глаз ничего не видит.

В применение к негативам туманность Андромеды он “расширил” изображение этого уникального объекта до “астрономических” масштабов – 270 ‘ (или 4,5 гр) в длину и 240’ (4 гр) в ширину! Значит, на самом деле туманность Андромеды занимает на небе площадь в 14 квадратных градусов, т. е. в 70 раз больше полной Луны! Будь наши глаза столь же чувствительны, как микрофотометры, туманность Андромеды показалась бы на небе величиной с треть ковша Большой Медведицы!

Примерно так смотрелась бы M31 на небе, если бы наши глаза имели светочувствительность, на уровне микрофотометра

Примерно так смотрелась бы M31 на небе, если бы наши глаза имели светочувствительность, на уровне микрофотометра

Постепенное “схождение на нет”, размазанность краев – свойство всех известных галактик. Оно заставляет думать, что межгалактическое пространство вовсе не пусто, а наполнено разреженной средой – межгалактической плазмой. Вообще естественнее думать, что галактики представляют собой уплотнения в той всеобъемлющей всепроникающей материальной среде, которая сплошь заполняет наблюдаемую нами часть Вселенной.

Обратите внимание и на другой факт. Если глазу туманность Андромеды представляется овальным пятном, то для микрофотометра она почти шарообразна. Это свойство туманности Андромеды роднит ее с нашей Галактикой, и с другими спиральными звездными системами. Их плоская чечевицеобразная форма – только обманчивая видимость. Точнее, плоский диск образует лишь главная часть звезд Галактики. Значительная же их доля составляет шарообразную “вуаль”, весьма прозрачный “шар”, включающий в себя и экваториальную “чечевицу”.

Как найти на небосклоне туманность Андромеды?

Чтобы обнаружить галактику Андромеды, сначала необходимо найти Полярную звезду. Затем необходимо найти созвездие Кассиопеи.

В Кассиопее ищем самую яркую звезду — альфу Кассиопеи (второй нижний угол, если наблюдатель видит Кассиопею в виде буквы “W”). После этого необходимо провести линию, соединив эти две звезды, и, продолжая двигаться в направлении от Полярной звезды, найти Большой квадрат.

Первой звездой в этом направлении будет Альферац, который принадлежит как к Большому квадрату, так и к Андромеде. Эта звезда — «голова» Андромеды, от которой протягиваются две изогнутые линии — «ноги».

На той из них, которая ближе к Кассиопее, нужно отсчитать третью звезду (от головы до ног). Над ней (если Кассиопея тоже сверху) и будет расположена галактика, которая невооружённым глазом видна как тусклая, размытая звезда, а при рассматривании в бинокль напоминает маленькое эллиптическое облако.

Наблюдение M31 того стоит, ведь она – одна из немногих внегалактических объектов, которые можно увидеть невооружённым глазом, а в полярных и умеренных широтах Северного полушария это вообще единственная галактика, видимая невооружённым глазом. Правда, разглядеть её не просто, звездная величина галактики Андромеды составляет 3,44.

А вот так туманность Андромеды выглядит для невооруженного глаза.

А вот так туманность Андромеды выглядит для невооруженного глаза. Разумеется, чем севернее, и чем ниже её положение на небосклоне, тем хуже различимо её свечение – сказывается засветка

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.

Столкновение туманности Андромеды и Млечного пути

Галактика Андромеды, как и Млечный Путь, принадлежит к Местной группе и относится к объектам, имеющим фиолетовое смещение, иными словами, в отличие от большинства космических объектов, M31 не удаляется от Млечного пути, а приближается к нему .

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. Следовательно, 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. Разрушения Солнца и планет, вероятнее всего, при этом процессе не произойдёт.

Согласно опубликованным в сентябре 2014 года данным, по одной из моделей, через 4 млрд лет Млечный Путь «поглотит» Большое и Малое Магеллановы Облака, а через 5 млрд лет сам будет поглощён Туманностью Андромеды. По другим расчётам галактики столкнутся по касательной через 4,5 млрд лет.

Астрофизики из Мичиганского университета рассчитали, что большая часть звёздного гало, окружающего галактику Андромеды, происходит от одной большой галактики M32p, которая 2 млрд лет назад столкнулась с галактикой Андромеды, а остатки погибшей галактики теперь вращаются вокруг галактики Андромеды в виде галактики-спутника М 32.

Для тех кто желает найти галактику M31 на небе, важнейшие ориентиры: созвездия Кассиопеи и Андромеды

Для тех кто желает найти галактику M31 на небе, важнейшие ориентиры: созвездия Кассиопеи и Андромеды

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”


Список источников литературы