Созвездие Андромеды на небе
Андромеду хорошо видно с весны до осени, но осенью лучше всего, поэтому это созвездие относится к осенним. В мае оно поднимается над горизонтом на северо-востоке, и в июне уже находится довольно высоко, чтобы видеть его полностью. В южном полушарии его можно видеть до широты -40 градусов.
Созвездие Андромеды найти очень просто – оно находится под созвездием Кассиопеи, форму W которого знают многие. Если посмотреть ниже Кассиопеи и правее, можно увидеть Большой Квадрат Пегаса – ровную квадратную фигуру из четырёх звёзд.
Созвездие Андромеда на небе. Планетарий Stellarium.
Левый верхний угол этого квадрата – звезда Альферац, альфа Андромеды. Её еще называют Сиррах. Влево от неё тянется ряд из трёх звёзд примерно одинаковой яркости – это звёзды созвездия Андромеды. Выше средней звезды видно туманное пятно – это знаменитая Туманность Андромеды, огромная галактика М31.
Созвездия Персея и Андромеды тоже являются соседями. Персей расположен ниже Кассиопеи и левее Андромеды. Альфа Персея – Мирфак, находится почти ровно на линии звёзд Андромеды.
Карта созвездия Андромеда.
Как выглядит созвездие Андромеды на небу? Ничего выразительного в нём нет – ряд ярких звёзд, начинающихся от Квадрата Пегаса. Но оно всё равно заслуживает внимания, так как содержит немало интересных объектов.
Созвездие Андромеды имеет полное латинское название Andromeda, а сокращённое – And. Оно занимает площадь в 722 квадратных градуса и содержит 100 звёзд ярче 6 звёздной величины.
Столкновение Млечного Пути и галактики Андромеды
Галактики Млечный Путь и Туманность Андромеды входят в Местную группу, к тому же они еще и ближайшие соседи. Мало того, они сближаются со скоростью в 300 км/с. Каждая из галактик движется со скоростью в 100-150 км/с, что и даёт в сумме такую большую скорость сближения.
Гравитация обеих соседок колоссальна, и 2.5 миллиона световых лет для них – совсем небольшое расстояние. Преодолеют они его довольно быстро. Уже через 3-4 миллиарда лет галактики вступят в тесный контакт, а через 5 миллиардов лет образуют одну галактику. Что из этого получится, неизвестно, существуют лишь компьютерные модели, но столкновение Млечного Пути и галактики Андромеды неизбежно.
Однако галактика Андромеды за все время своего существования поглотила уже не одну галактику, она гораздо больше нашей галактики как по размеру, так и по массе. Поэтому наш Млечный Путь будет меняться еще задолго до прямого столкновения – под действием мощной гравитации триллиона солнц. Структура будет нарушена, звёзды будут сорваны со своих орбит. Некоторые будут выброшены за пределы галактики, некоторые ступят в близкий контакт с другими звёздами. Все эти пертурбации и гравитационные воздействия, конечно, перетасуют многие планетные системы, так что миллиардов апокалипсисов в разных мирах не избежать.
Конечно, наш Млечный Путь – тоже не карлик какой-нибудь, по весовой категории он сравним с галактикой Андромеды. Так что и там тоже будет немало изменений и катаклизмов. Но в итоге, когда пройдут миллиарды лет, и звёзды обоих галактик приобретут устойчивые орбиты в новой системе, это будет совсем другая галактика – гораздо более массивная и крупная. И в ней будет много водорода, что породит миллиарды новых звёзд с новыми мирами.
Если бы галактика Андромеды была гораздо ближе. Возможно, когда-нибудь такой вид и будет.
Конечно, наша Земля вряд ли доживёт до этого. Через 5 миллиардов лет наше Солнце будет красным гигантом, который испепелит или поглотит многие ближайшие планеты. Земля в лучшем случае станет обугленным каменным шаром. А что к тому времени будет с человечеством – неизвестно. Оно или улетит к другим звёздам, или вообще прекратит своё существование. 5 миллиардов лет – большой срок, за это время Земля успела появиться и породить жизнь.
Когда вы в следующий раз выйдете взглянуть на звёздное небо, обязательно найдите это маленькое туманное пятнышко. Ведь теперь вы знаете, что смотрите на огромную галактику, сияние одновременно триллиона звезд. Их свет шел 2.5 миллиона лет, чтобы оказаться на сетчатке ваших глаз. Осенью самое лучшее время для наблюдений великолепной галактики Андромеды.
Обнаружение сверхмассивных чёрных дыр
В настоящее время единственный достоверный способ отличить чёрную дыру от объекта другого типа состоит в том, чтобы измерить массу и размеры объекта и сравнить его радиус с гравитационным радиусом, который задаётся формулой
,
К сожалению, сегодня разрешающая способность телескопов недостаточна для того, чтобы различать области пространства размером порядка гравитационного радиуса чёрной дыры. Поэтому в идентификации сверхмассивных объектов как чёрных дыр есть определённая степень допущения. Считается, что установленный верхний предел размеров этих объектов недостаточен, чтобы рассматривать их как скопления белых или коричневых карликов, нейтронных звёзд, чёрных дыр обычной массы.
Существует множество способов определить массу и ориентировочные размеры сверхмассивного тела, однако большинство из них основано на измерении характеристик орбит вращающихся вокруг них объектов (звёзд, радиоисточников, газовых дисков). В самом простейшем и достаточно часто встречающемся случае обращение происходит по кеплеровским орбитам, о чём говорит пропорциональность скорости вращения спутника квадратному корню из большой полуоси орбиты:
.
.
Метод отношения масса-светимость
Основным методом поиска сверхмассивных чёрных дыр в настоящее время является исследование распределения яркости и скорости движения звёзд в зависимости от расстояния до центра галактики. Распределение яркости снимается фотометрическими методами при фотографировании галактик с большим разрешением, скорости звёзд — по красному смещению и уширению линий поглощения в спектре звезды.
Имея распределение скорости звёзд можно найти радиальное распределение масс в галактике. Например, при эллиптической симметрии поля скоростей решение уравнения Бернулли даёт следующий результат:
,
Поскольку чёрная дыра имеет большую массу при низкой светимости, одним из признаков наличия в центре галактики сверхмассивной чёрной дыры может служить высокое отношение массы к светимости для ядра галактики. Плотное скопление обычных звёзд имеет отношение порядка единицы (масса и светимость выражаются в массах и светимостях солнца), поэтому значения (для некоторых галактик ), являются признаком наличия сверхмассивной чёрной дыры. Возможны, однако, альтернативные объяснения этого феномена: скопления белых или коричневых карликов, нейтронных звёзд, чёрных дыр обычной массы.
Измерение скорости вращения газа
В последнее время благодаря повышению разрешающей способности телескопов стало возможным наблюдать и измерять скорости движения отдельных объектов в непосредственной близости от центра галактик. Так, при помощи спектрографа FOS (Faint Object Spectrograph) космического телескопа «Хаббл» группой под руководством Х. Форда была обнаружена вращающаяся газовая структура в центре галактики M87. Скорость вращения газа на расстоянии около 60 св. лет от центра галактики составила 550 км/с, что соответствует кеплеровской орбите с массой центрального тела порядка 3·109 масс Солнца. Несмотря на гигантскую массу центрального объекта, нельзя сказать с полной определённостью, что он является чёрной дырой, поскольку гравитационный радиус такой чёрной дыры составляет около 0,001 св. года.
Измерение скорости микроволновых источников
В 1995 г. группа под руководством Дж. Морана наблюдала точечные микроволновые источники, вращающиеся в непосредственной близости от центра галактики NGС 4258. Наблюдения проводились при помощи радиоинтерферометра, включавшего сеть наземных радиотелескопов, что позволило наблюдать центр галактики с угловым разрешением 0,001″. Всего было обнаружено 17 компактных источников, расположенных в дискообразной структуре радиусом около 10 св. лет. Источники вращались в соответствии с кеплеровским законом (скорость вращения обратно пропорциональна квадратному корню из расстояния), откуда масса центрального объекта была оценена как 4·107 масс солнца, а верхний предел радиуса ядра — 0,04 св. года.
Наблюдение траекторий отдельных звёзд
В 1993—1996 годах А. Экарт и Р. Генцель наблюдали движение отдельных звёзд в окрестностях центра нашей Галактики. Наблюдения проводились в инфракрасных лучах, для которых слой космической пыли вблизи ядра галактики не является препятствием. В результате удалось точно измерить параметры движения 39 звёзд, находящихся на расстоянии от 0,13 до 1,3 св. года от центра галактики. Было установлено, что движение звёзд соответствует кеплеровскому, центральное тело массой 2,5·106 масс солнца и радиусом не более 0,05 св. года соответствует положению компактного радиоисточника Стрелец-А (Sgr A).
Получила свое имя благодаря созвездию Андромеды
Увидеть созвездие Андромеды на ночном небе можно между астеризмом Большой квадрат и звездой α Кассиопеи (второй нижний угол, если наблюдатель видит созвездие Кассиопеи в виде буквы W). Согласно древнегреческим мифам, принцесса Андромеда, жены греческого героя Персея, после смерти превратилась в созвездие. Созвездие впервые было включено в каталог звёздного неба Клавдия Птолемея «Альмагест». Другие звезды созвездия (Персей, Кассиопея, Кит и Цефей) также получили свои имена в честь персонажей этого мифа.
Созвездие Андромеды является также домом и для других многочисленных объектов. Оно расположено вне галактической плоскости и не содержит кластеров или туманностей Млечного Пути. Однако в нем содержатся другие видимые галактики. Одной из них как раз является галактика Андромеды.
Строение и происхождение галактики Андромеды
Структура Андромеды в основном такая же, как у всех спиральных галактик:
- Атомное ядро со сверхмассивной черной дырой внутри.
- Колба, окружающая ядро и заполненная звездами, находится в процессе эволюции.
- Диск межзвездного вещества.
- Ореол, огромная рассеянная сфера, которая окружает уже названную структуру, сливается с нимбом соседнего Млечного Пути.
Галактики возникли из примитивных протогалактик или газовых облаков и были организованы в относительно короткий период времени после Большого взрыва, и Большой взрыв создал Вселенную. Во время Большого взрыва образовались более легкие водород и гелий. Таким образом, первая протогалактика должна состоять из этих элементов.
Вначале материя распределяется равномерно, но в одних точках накапливается немного больше, чем в других. Где плотность выше, сила тяжести начинает действовать и заставляет накапливаться больше материала. Со временем гравитационное сжатие создало протогалактики. Андромеда может быть результатом слияния нескольких протогалактик, которое произошло около 10 миллиардов лет назад.
Учитывая, что предполагаемый возраст Вселенной составляет 13.700 миллиарда лет, Андромеда образовалась вскоре после Большого взрыва, как и Млечный Путь. За время своего существования Андромеда поглотила другие протогалактики и галактики, помогая сформировать свою нынешнюю форму. Более того, их скорость звездообразования также изменилась со временем, потому что скорость звездообразования увеличивается во время этих сближений.
Интересное
Описание M31 в каталоге Мессье (3 августа 1764 года)
Красивейшая туманность пояса Андромеды, по форме напоминающая шпиндель. Шарль Мессье исследовал ее с помощью различных инструментов, но так и не узнал в ней звезду. Визуально она выглядит два световых конуса или пирамиды, оси которых располагаются в направлении с северо-запада на юго-восток. Две световые вершины находятся на расстоянии 40 угловых минут друг от друга, а общее основание пирамид составляет порядка 15’. Данная туманность была обнаружена Симоном Марий и исследована разными астрономами. Ле Жантиль составил чертеж туманности, который был опубликован в мемуарах Академии от 1759 года на странице 453 (диаметр 40’).
Дополнительно Фламмарион сообщает, что Мессье добавил сведения о туманности М 31 в его личный экземпляр каталога от руки: я использовал различные инструменты. В частности, отличный григорианский телескоп в 30 футов, большое шестидюймовое зеркало и увеличитель 104х. с определенной долей уверенности можно говорить о том, что в центре данной туманности отсутствуют какие-либо звезды. Свет приглушается постепенно, пока совсем не сходит на нет. Прошлые измерения были сделаны с помощью ньютоновского телескопа в 4,5 фута, оборудованного шелковой нитью микрометра.
Источники
- https://ru.wikipedia.org/wiki/Галактика_Андромедыhttps://ru.wikipedia.org/wiki/Столкновение_Млечного_Пути_и_галактики_Андромедыhttp://spacegid.com/galaktika-andromeda-m31.htmlhttps://www.cosmos-online.ru/messier-catalog/270-m31-galaktika-andromedy.htmlhttp://light-science.ru/tumannost-andromedy.html
Звёздные скопления и галактики созвездия Андромеды
В созвездии Андромеды много галактик, в том числе и самая яркая из всех наблюдаемых на небе – М 31, или знаменитая Туманность Андромеды. Остальные гораздо слабее и их труднее наблюдать, понадобится довольно мощный телескоп.
Туманность Андромеды, М 31
Еще в X веке арабский астроном Ас-Суфи писал о маленьком облачке, которое можно увидеть в тёмную ночь около звезды ν Андромеды. Европейцы заметили его только в XVII веке. Астроном Симон Мариус направил на это облако телескоп в 1612 году и записал, что яркость его возрастает к середине, а похожа эта туманность на огонь свечи, если смотреть на него через прозрачную роговую пластинку.
Затем эту туманность наблюдал Эдмонд Галлей, ученик Ньютона. Он решил, что такие туманные объекты – «свет, приходящий из неизмеримого пространства, находящегося в странах эфира и наполненного средою разлитой и самосветящейся». Астроном Дерхем и вовсе решил, что это просто тонкое место в небесной тверди, через которое проникает свет царства небесного.
Основные галактики-спутники галактики Андромеды.
Даже в XIX веке природа странной туманности Андромеды был непонятен. Учёные спорили, находится ли она в нашей Солнечной системе или дальше, состоит из газа или из звёзд. Лишь в 1924 году Эдвин Хаббл сделал снимки этой туманности на 2.5-метровом рефлекторе и разрешил её на отдельные звёзды. Тогда и стало понятно, что это огромная звёздная система с миллиардами звёзд, которая представляет собой огромную галактику.
После этого установление расстояния до М 31 стало делом техники и это породило внегалактическую астрономию. Так что роль этой туманности в науке о звёздах очень велика. Пожалуй, нет галактики, более удобной для изучения, и о которой сейчас накоплено множество информации. Астрономам сложно изучать нашу галактику изнутри, но они могут изучать практически такую же соседнюю галактику – М 31.
Спиральная галактика Андромеды огромна, в неё входит триллион звёзд, она в несколько раз больше нашего Млечного Пути. В центре её находится сверхмассивная чёрная дыра с массой в 140 миллионов солнечных.
На небе эта галактика имеет яркость 3.4 m и занимает площадь, в 7 раз больше полной Луны. Это незаметно, так как поверхностная яркость её невелика. Даже в телескоп она выглядит как туманное облако, более яркое в центральной части, а края не обнаруживаются, так как их яркость сильно размазывается по площади.
У галактики М 31 есть с десяток галактик – спутников. Самые яркие из которых – эллиптические М 110 и М 32. Первая отделена от М 31 и хорошо заметна, а вот М 32 скрыта за ней и как бы смешивается, поэтому найти её сложнее.
Галактика Андромеды сближается с нашей и через примерно 4.5 миллиарда лет они столкнутся. В результате гравитационного взаимодействия обе галактики сильно изменятся и сольются в одну. Звёзды изменят свои орбиты, имеющиеся планетные системы тоже пострадают, так как плотность звёзд в пространстве сильно увеличится. Некоторые звёзды изменят направление и будут выброшены, некоторые найдут себе компаньонов – событий произойдёт много, некоторые будут выглядеть как катаклизмы местного масштаба. Процесс этот будет не быстрым и займет миллионы лет, что в космических масштабах очень небольшой срок.
Галактика NGC 891 (С 23)
Галактика NGC 891 в созвездии Андромеда.
Это еще одна спиральная галактика, видимая с ребра. Она имеет яркость 10.1 m, поэтому найти её в любительский телескоп можно, а вот для изучения деталей нужна большая апертура и навыки астросъёмки.
Галактика NGC 7640
Галактика NGC 7640.
Еще одна спиральная галактика, имеющая яркость 10.9 m. Для наблюдений требуется большая апертура, которая есть далеко не у всех. Счастливчики же смогут увидеть довольно впечатляющую спираль, повёрнутую под большим углом.
Рассеянное скопление NGC 752 (С 28)
Рассеянное скопление NGC 752
Это старое скопление, возраст которого оценивается в миллиард лет. В нём есть несколько очень горячих звёзд спектрального класса A2.
На небе имеет яркость 5.7 m и содержит в себе примерно 60 звёзд яркостью от 9 до 12 m. Угловые размеры – 75’.
Рассеянное скопление NGC 956
Рассеянное скопление NGC 956.
Это скопление созвездия Андромеда гораздо скромнее – в нём всего около 30 звёзд яркостью от 10 до 14 m, поэтому потребуется телескоп с апертурой не менее 150-200 мм. В более скромный будет видно гораздо меньше. Общая яркость скопления – 9 m, а его угловые размеры около 8’.
Рассеянное скопление NGC 7686
Рассеянное скопление NGC 7686.
Это скопление гораздо ярче предыдущего – 5.6 m. Размер его тоже вдвое больше – 15’, поэтому его можно понаблюдать и с небольшим телескопом. Вот только найти его с первого раза удаётся редко.
Ядро галактики Андромеды
Ядро галактики М31, как и ядра множества прочих галактик (не исключением является, и Млечный Путь) обладают расположенными в них кандидатами, которые имеют потенциал стать сверхмассивными черными дырами. В соответствии с проведенными расчетами, масса такого объекта может превышать массу, равную ста сорока миллионам масс нашего Солнца. В 2005 году телескопом космического базирования «Хабблом» было обнаружено наличие загадочного диска, в составе которого находились молодые голубые звезды, которые окружают сверхмассивные черные дыры.
Они обращаются вокруг релятивистического объекта точно так же, как и планетарные тела вокруг своих солнц. Астрономов немного озадачило то, каким образом подобному диску с формой тора удалось сформироваться столь близко к такому огромному объекту. В соответствии с расчетами, титанические приливные силы сверхмассивных черных дыр должны ограничивать газо-пылевые облака в сгущении и формировании новых звезд. Проведение дальнейших наблюдений, вероятно, предоставит ключи к этой загадке.
После открытия такого диска появился еще один существенный довод в общую теорию о существовании черных дыр. В первый раз голубое свечение в ядре галактики астрономам удалось обнаружить еще 1995 году при помощи космического телескопа «Хаббла». Через три года свечение было идентифицировано вместе со скоплением, в котором были голубые звезды. И лишь в 2005 году, с использованием спектрографа, установленного на телескопе, наблюдателям удалось определить, что в скоплении находится более четырехсот звезд, которые сформировались ориентировочно двести миллионов лет назад.
Звезды, которые сформировались в диске, имеют диаметр не более всего одного светового года. В самой середине диска наблюдается наличие более старых и холодных красных звезд, которые были обнаружены еще раньше с помощью «Хаббла». Удалось вычислить наличие радиальных скоростей звезд в диске. Вследствие гравитационного воздействия СЧД эта скорость оказалась необыкновенно высокой и составляла 1000 км/с, а это до 3,6 млн. км/ч. С такой скоростью космический корабль может всего лишь за сорок секунд облететь всю нашу планету, либо в течение шести минут покрыть расстояние, которое равно расстоянию между Землей и Луной.
Отталкиваясь от расчетов, слияние должно было случиться миллионы лет назад, тем не менее, вследствие каких-то странных причин этого не произошло. Скоттом Тремэйном, представителем Принстонского университета было предложено объяснение. Согласно его гипотезе в середине М31 может находиться не двойное скопление, а что-то типа кольца, в котором находятся старые красные звезды. Это кольцо может иметь вид двух скоплений, потому что при наблюдении мы можем видеть звезды исключительно с противоположной стороны кольца. Следовательно, этому кольцу надлежит пребывать на удалении пяти световых лет от сверхмассивной черной дыры, а также опоясывать диск с молодыми голубыми звездами.
Кольцо с диском повернуты к нашей галактике с одной стороны, из чего можно сделать вывод о том, что между ними имеется определенная взаимозависимость. При изучении центра галактики Андромеды при помощи телескопа XMM-Newton, группой европейских астрономов-исследователей были обнаружены 63 дискретных источника с рентгеновским излучением. Большую часть из них, а это 46 объектов, идентифицировали в качестве мало массивных двойных рентгеновских звезд. Тогда как прочие объекты представлены в качестве либо нейтронных звезд, либо кандидатов в чёрные дыры из двойных систем.