Интересные факты
Туманность Андромеды приковывает внимание исследователей уже не одно столетье. Замечание 1
Замечание 1
Галактику Андромеды можно увидеть в ночном небе, найдя «большой квадрат» созвездия Пегаса немного спуститься по линии звезд, напоминающих ручку ковша. Последние звезды уже входят в туманность Андромеды.
Галактика Андромеда самая большая в своей группе. Ее диаметр составляет приблизительно 220 000 световых лет, что больше Млечного Пути почти вдвое. В случае если б галактика Андромеды была еще ярче, то на нашем ночном небе выглядела б больше, чем луна, независимо от того, что находится значительно дальше.
Млечный Путь, согласно примерным подсчетам, содержит от ста до четырехсот миллиардов звезд. Но в сравнении с Андромедой это ничто, там может находиться около триллиона звезд. С помощью новейшего телескопа «Хаббл», ученые смогли увидеть среди этого триллиона большую редкую популяцию ярких и горячих звезд.
Молодые, горячие звезды выглядят синими. Но синие звезды, которые были обнаружены в галактике Андромеды, кажутся скорее стареющими, схожими на Солнце, звездами, что выжгли свой внутренний слой и обнажили свое горячее синее ядро. Они являются самыми яркими и разбросаны по всему центру.
Одним из интересных фактов считается двойное ядро этой галактики. Два макрообъекта разделены всего лишь пятью световыми годами. В каждом из них содержатся миллионы близко расположенных друг от друга молодых звезд.
Позднее исследования показали, что два ядра являются не отдельными скоплениями звезд, а одним скоплением в виде бублика и сверхмассивной черной дыры, превышающей массу Солнца в 140 миллионов масс. Звезды в скоплении P1 вращаются очень близко около черной дыры, как планеты вокруг Солнца в солнечной системе. Это и создает эффект присутствия двойного ядра.
Как визуализировать галактику Андромеды
Каталог Мессье — это список из 110 небесных тел, датируемый 1774 годом, в котором названа видимая галактика Андромеды в созвездии с тем же названием, что и M31. Запомните эти имена при поиске галактик на карте звездного неба, поскольку они используются во многих астрономических приложениях на компьютерах и мобильных телефонах.
Чтобы визуализировать Андромеду, сначала удобно найти созвездие Кассиопеи, который имеет очень характерную форму буквы W или M, в зависимости от того, как на это смотреть. Кассиопею легко визуализировать на небе, а Галактика Андромеды находится между ней и созвездием Андромеды. Помните, что чтобы увидеть Млечный Путь невооруженным глазом, небо должно быть очень темным и поблизости нет искусственного освещения. Однако даже в ясную ночь Млечный Путь можно увидеть из густонаселенных городов, но нужна хотя бы помощь в бинокль. В этих случаях в указанной области появится небольшой белый овал.
Используя телескоп, вы можете различить больше деталей галактики, а также можете определить местонахождение двух ее небольших галактик-компаньонов.
Лучшее время года, чтобы его увидеть:
- Северное полушарие: Хотя видимость низкая в течение года, лучшие месяцы — август и сентябрь.
- Южное полушарие: с октября по декабрь.
- Наконец, рекомендуется соблюдать во время новолуние, держите небо очень темным и носите соответствующую по сезону одежду.
Колба, галактическое ядро и стержень
Помимо диска и гало, в галактике есть выпуклость, центральная выпуклость или галактическое ядро, где больше звезд, поэтому они очень светящиеся.
Его форма приблизительно сферическая — хотя Млечный Путь больше похож на арахис — и в его центре находится ядро, состоящее из черной дыры, факт, который, кажется, обычен для многих галактик, особенно в спиральные.
Объекты, примыкающие к ядру, вращаются, как мы уже сказали, намного быстрее, чем находящиеся дальше от него. Там скорость пропорциональна расстоянию до центра.
У некоторых спиральных галактик, подобных нашей, есть перемычка — структура, проходящая через центр и из которой выходят спиральные рукава. Спиральных галактик с перемычкой больше, чем без перемычек.
Считается, что стержни позволяют транспортировать материю от концов к колбе, утолщая ее, способствуя образованию звезд в ядре.
Размер, движение и химический состав
Размеры галактик чрезвычайно разнообразны: от настолько маленьких, что в них едва ли есть тысяча звезд, до гигантских эллиптических галактик, о которых мы подробно поговорим позже.
Таким образом, наш Млечный Путь имеет диаметр около 100 000 световых лет и является большой галактикой, но не самой большой. NGC 6872 имеет диаметр 520 000 световых лет, что примерно в 5 раз больше диаметра Млечного Пути, и является самой большой спиральной галактикой, известной на сегодняшний день.
Галактики не статичны. Звезды и облака газа и пыли обычно вращаются вокруг центра, но не все части галактики вращаются с одинаковой скоростью. Звезды в центре вращаются быстрее, чем внешние, в так называемом дифференциальное вращение.
Что касается химического состава, то наиболее распространенными элементами во Вселенной являются водород и гелий. Внутри звезд, как в ядерном термоядерном реакторе, самые тяжелые элементы, которые мы знаем, образуются через периодическую таблицу.
Цвет и светимость галактик со временем меняются. Более молодые галактики голубее и ярче старых.
Галактики эллиптической формы имеют тенденцию к красному цвету, со многими более старыми звездами, а неправильные галактики — самые голубые. В галактиках спиральной формы синий цвет сосредоточен к центру, а красный — к окраинам.
Столкнется с нашей галактикой
Нас ожидает межгалактический коллапс. В настоящий момент галактика Андромеды движется в сторону Млечного Пути со скоростью 400 000 километров в час. При такой скорости земной шар можно облететь всего за 6 минут. Астрономы предрекают, что примерно через 3,75 миллиарда лет произойдет столкновение Млечного Пути и Андромеды. Что же будет с Землей после этого?
Эксперты считают, что, несмотря на столь масштабное событие, Земля все-таки выживет. Вместе с остальной Солнечной системой. Ученые предполагают, что наша планета практически не пострадает от этого межгалактического коллапса, так как обе галактики имеют очень много свободного пространства. Тем не менее с Земли наблюдать за событием будет очень интересно (если, конечно, жизнь к тому моменту на ней еще сохранится). Обе галактики будут притягиваться друг к другу до тех пор, пока черные дыры, находящиеся в их центрах, в конечном итоге сольются в одну. Как только это произойдет, наша Солнечная система станет частью совершенно другой галактики – эллиптической. Если Солнце не поглотит Землю примерно через 5 миллиардов лет, то каждая ночь на ней будет очень яркой, благодаря наличию множества новых звезд. Вместо полоски света Млечного Пути, мы будем видеть более сфероидальный источник света.
Галактики Вселенной
Галактики представлены крупными группировками звезд, газа, пыли, удерживаемых вместе гравитацией. Они могут существенно отличаться по форме и размерам. Большинство космических объектов относятся к какой-либо галактике. Это черные дыры, астероиды, звезды со спутниками и планетами, туманности, нейтронные спутники.
Большинство галактик Вселенной включают огромное количество невидимой темной энергии. Так как пространство между различными галактиками считается пустотным, то их нередко называют оазисами в пустоте космоса. Например, звезда по имени Солнце – одни из миллиардов звезд в галактике «Млечный Путь», находящейся в нашей Вселенной. В ¾ расстояния от центра данной спирали находится Солнечная система. В этой галактике все беспрерывно движется вокруг центрального ядра, которое подчиняется его гравитации. Однако и ядро тоже движется вместе с галактикой. При этом все галактики двигаются на сверхскоростях.
Астроном Эдвин Хаббл в 1962 году провел логическую классификацию галактик Вселенной с учетом их формы. Сейчас галактики разделяются на 4 основные группы: эллиптические, спиральные, галактики с баром (перемычкой) и неправильные.
Какая самая большая галактика в нашей Вселенной?
Наиболее крупной галактикой во Вселенной является линзовидная галактика сверхгиганских размеров, находящаяся в скоплении Abell 2029.
Место Солнца в галактике
В окрестностях Солнца удаётся проследить участки двух спиральных ветвей, удалённых от нас примерно на 3 тыс. световых лет. По созвездиям, где обнаруживаются эти участки, их называют рукавом Стрельца и рукавом Персея. Солнце находится почти посередине между этими спиральными ветвями. Правда, сравнительно близко (по галактическим меркам) от нас, в созвездии Ориона, проходит ещё одна, не столь явно выраженная ветвь, считающаяся ответвлением одного из основных спиральных рукавов Галактики.
Расстояние от Солнца до центра Галактики составляет 23-28 тыс. световых лет, или 7–9 тыс. парсек. Это говорит о том, что Солнце расположено ближе к окраине диска, чем к его центру.
Вместе со всеми близкими звёздами Солнце вращается вокруг центра Галактики со скоростью 220–240 км/с, совершая один оборот примерно за 200 млн лет. Значит, за всё время существования Земля облетела вокруг центра Галактики не больше 30 раз.
Скорость вращения Солнца вокруг центра Галактики практически совпадает с той скоростью, с которой в данном районе движется волна уплотнения, формирующая спиральный рукав. Такая ситуация в общем неординарна для Галактики: спиральные ветви вращаются с постоянной угловой скоростью, как спицы колеса, а движение звёзд, как мы видели, подчиняется совершенно иной закономерности. Поэтому почти всё звёздное население диска то попадает внутрь спиральной ветви, то выходит из неё. Единственное место, где скорости звёзд и спиральных ветвей совпадают, – это так называемая коротационная окружность, и именно на ней располагается Солнце!
Для Земли это обстоятельство крайне благоприятно. Ведь в спиральных ветвях происходят бурные процессы, порождающие мощное излучение, губительное для всего живого. И никакая атмосфера не могла бы от него защитить. Но наша планета существует в относительно спокойном месте Галактики и в течение сотен миллионов и миллиардов лет не испытывала влияния этих космических катаклизмов. Может быть, именно поэтому на Земле могла зародиться и сохраниться жизнь.
Долгое время положение Солнца среди звёзд считалось самым заурядным. Сегодня мы знаем, что это не так: в известном смысле оно привилегированное. И это нужно учитывать, рассуждая о возможности существования жизни в других частях нашей Галактики.
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.
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.
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“
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
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.
Эволюция[]
Считается, что Галактика Андромеды образовалась 10 миллиардов лет назад при столкновении нескольких галактик.
8 миллиардов лет назад произошло столкновение Галактики Андромеды с другой галактикой, что привело к вспышке звездообразования, а на следующие 100 миллионов лет Галактика Андромеды стала яркой инфракрасной галактикой.
В промежутке от 2 до 4 миллиардов лет назад произошло близкое прохождение Галактики Андромеды и Галактики Треугольника, что привело к искривлению внешних областей диска и новой вспышке звездообразования.
100 миллионов лет назад Галактика Андромеды поглотила небольшую галактику. Это привело к образованию газового диска, который вращается в противоположную сторону относительно вращения M 31.
Столкновение Млечного Пути и Галактики Андромеды
Основная статья: Столкновение Млечного Пути и галактики Андромеды
Галактика Андромеды и Млечный Путь сближаются со скоростью около 120 км/с. Тангенциальная скорость Галактики Андромеды при этом достаточно мала, поэтому галактики столкнутся через 4 миллиарда лет, после чего на процесс слияния уйдёт ещё 2 миллиарда лет и образуется эллиптическая галактика. Если столкновение галактик с последующим слиянием произойдёт, столкновения отдельных звёзд всё равно будут маловероятны из-за низкой концентрации звёзд. Тем не менее, возможно, Солнечная система будет выброшена на далёкое расстояние от центра получившейся галактики.
В этом столкновении также будет участвовать Галактика Треугольника, и возможно, Млечный Путь столкнётся с ней раньше, чем с Галактикой Андромеды.
Как её увидеть?
В осенне-зимний период возможно наблюдение галактики даже невооружённым глазом. Это наиболее удалённый объект, который мы в состоянии увидеть без применения приборов. Туманность Андромеды, такая близкая в небе, но далёкая во Вселенной, предстаёт в виде маленького размытого пятнышка. Но если усилить зрение хотя бы хорошим биноклем, то пятнышко оформится в небольшое эллиптическое облачко. Небольшой телескоп поможет увидеть не только галактику Андромеда, но и двух самых ярких её спутников.
Угловые размеры Туманности Андромеды достаточно велики, и, будь наше зрение более совершенно, она предстала бы перед нами иной. На фотографиях размеры объекта превышают площадь лунного диска в 7 раз. А если применить микрофотометр, то туманность увеличит свои размеры ещё в 10 раз, и займёт площадь в треть от ковша Большой Медведицы!
Чтобы отыскать туманность в небе, для начала найдите Полярную звезду. После, в созвездии Кассиопея, отыщите самую её яркую звёздочку – Шедар. Если провести воображаемую линию между этими звёздами и продолжить её в сторону от Полярной, то она упрётся в Большой квадрат. Его составляют три звезды Пегаса и одна Андромеды – Альферанц. Это светило является «головой» Андромеды, от которой тянутся «ноги». Над третьей звездой ноги, ближайшей к Кассиопее, и отыщется туманное пятнышко.
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.
Условия наблюдения Андромеды на звездном небе
Андромеда – приполярное созвездие северного небосклона. Поскольку созвездие состоит из не слишком ярких звезд, оно особенно хорошо видно осенью, поскольку находится высоко в небе.
Поскольку Андромеда лежит близко к северному небесному полюсу, это созвездие можно наблюдать в северных полярных регионах в зимний период почти круглые сутки. Южнее 40 градуса южной широты Андромеда не видна.
Мнение эксперта
Ловкачев Дмитрий
Астроном любитель
Андромеду очень легко найти на небе, потому что созвездие расположено рядом с созвездием Кассиопеи, которое хорошо выделяется своей формой в виде букв W или M.
Андромеда соседствует со следующими 6 созвездиями:
- Кассиопея;
- Ящерица;
- Пегас;
- Рыбы;
- Треугольник;
- Персей.
Астрофизические параметры Млечного Пути
Чтобы представить себе, как выглядит Млечный Путь в масштабе космоса, достаточно взглянуть на саму Вселенную и сравнить ее отдельные части. Наша галактика является частью подгруппы, которая, в свою очередь, является частью Местной группы, более крупного объекта. Здесь наш космический мегаполис соседствует с галактиками Андромеды и Треугольника. Троица окружена более чем 40 небольшими галактиками. Локальная группа уже является частью еще более крупного образования и входит в сверхскопление Девы. Некоторые утверждают, что это лишь приблизительные предположения о том, где находится наша галактика. Масштаб образований настолько велик, что представить все это практически невозможно. Сегодня мы знаем расстояние до ближайших соседних галактик. Другие объекты глубокого космоса не видны. Допускается их существование только теоретически и математически.
Что касается наблюдаемого мира, то сегодня достаточно информации о том, как выглядит наша галактика. Существующая модель, а вместе с ней и карта Млечного Пути, составлена на основе математических расчетов, данных, полученных в результате астрофизических наблюдений. Каждое космическое тело или фрагмент галактики занимает свое место. Это, как и во Вселенной, только в меньшем масштабе. Астрофизические параметры нашего космического мегаполиса интересны и впечатляют.
Наша галактика спирального типа с полосой, обозначенная на звездных картах как SBbc. Диаметр галактического диска Млечного Пути составляет около 50-90 000 световых лет, или 30 000 парсеков. Для сравнения: радиус галактики Андромеды составляет 110 000 световых лет в масштабе Вселенной. Можно только представить, насколько наш сосед больше Млечного Пути. Размер ближайших к Млечному Пути карликовых галактик в десятки раз меньше параметров нашей галактики. Магеллановы облака имеют диаметр всего 7-10 тысяч световых лет. В этом огромном звездном цикле насчитывается около 200-400 миллиардов звезд. Эти звезды собраны в скопления и туманности. Значительную его часть составляют рукава Млечного Пути, в одном из которых находится наша Солнечная система.
Все остальное — темная материя, облака космического газа и пузыри, заполняющие межзвездное пространство. Чем ближе к центру галактики, чем больше звезд, тем ближе становится космическое пространство. Наше Солнце находится в области космоса, состоящей из более мелких космических объектов, находящихся на значительном расстоянии друг от друга.
Масса Млечного Пути составляет 6х1042 кг, или в триллионы раз больше массы нашего Солнца. Практически все звезды, населяющие нашу звездную страну, расположены в плоскости диска, толщина которого по разным оценкам составляет 1000 световые годы. Узнать точную массу нашей галактики не представляется возможным, так как большая часть видимого спектра звезд скрыта от нас рукавами Млечного Пути. Кроме того, неизвестна масса темной материи, занимающей обширные межзвездные пространства.
Центр галактики имеет диаметр 1000 парсеков и состоит из ядра с интересной последовательностью. Центр ядра имеет форму выпуклости, в которой сосредоточены самые большие звезды и скопление горячих газов. Именно эта область излучает огромное количество энергии, которая в совокупности превышает энергию, излучаемую миллиардами звезд, составляющих галактику. Эта часть ядра — самая активная и яркая часть галактики. По краям ядра есть перемычка, которая является началом рукавов нашей галактики. Этот мост возникает в результате колоссальной силы тяжести, вызванной быстрой скоростью вращения самой галактики.
Учитывая центральную часть галактики, парадоксальным кажется следующий факт. Ученым долго не удавалось выяснить, что находится в центре Млечного Пути. Оказывается, в центре звездной страны под названием Млечный Путь находится сверхмассивная черная дыра диаметром около 140 км. Именно сюда уходит большая часть энергии, выделяемой галактическим ядром, именно в этой бездонной бездне звезды растворяются и умирают. Наличие черной дыры в центре Млечного Пути указывает на то, что все процессы формирования во Вселенной рано или поздно должны закончиться. Материя превратится в антивещество, и все повторится снова. Как это чудовище поведет себя через миллионы и миллиарды лет, черная бездна молчит, что говорит о том, что процессы поглощения материи только набирают силу.
Галактические вычисления
Эдвин Хаббл является основоположником галактических исследований. Он первый, кому удалось определить, как можно вычислить точное расстояние до галактики. В своих исследованиях он опирался на метод пульсирующих звезд, которые более известны как цефеиды. Ученый смог заметить связь между периодом, который нужен для завершения одной пульсации яркости, и той энергией, которую выделяет звезда. Результаты его исследований стали серьезным прорывом в области галактических исследований. Помимо этого, он обнаружил, что есть корреляция между красным спектром, излучаемым галактикой, и расстоянием до нее (постоянная Хаббла).
В наше время астрономы могут измерять расстояние и скорости галактики посредством измерения количества красного смещения в спектре. Известно, что все галактики Вселенной движутся друг от друга. Чем дальше галактика находится от Земли, тем больше ее скорость движения.
Чтобы визуализировать данную теорию, достаточно представить себя за рулем авто, который двигается на скорости 50 км в час. Перед Вами едет авто быстрее на 50 км в час, что говорит о том, что скорость его передвижения составляет 100 км в час. Перед ним есть еще одно авто, которое движется быстрее еще на 50 км в час. Несмотря на то что скорость всех 3 машин будет разной на 50 км в час, первый автомобиль на самом деле движется от Вас на 100 км в час быстрее. Поскольку красный спектр говорит о скорости движения галактики от нас, получается следующее: чем больше красное смещение, тем, соответственно, галактика быстрее движется и тем большее ее расстояние от нас.
Сейчас мы располагаем новыми инструментами, помогающими ученым в поисках новых галактик. Благодаря космическому телескопу Хаббла ученым удалось увидеть то, о чем раньше оставалось только мечтать. Высокая мощность этого телескопа обеспечивает хорошую видимость даже мелких деталей в ближних галактиках и позволяет изучать более дальние, которые никому еще не были известны. В настоящее время новые инструменты наблюдения космоса находятся в стадии разработки, а в скором будущем они помогут получить более глубокое понимание структуры Вселенной.
