M31 — Galaxie v Andromedě — Space Online. Sledování v reálném čase

Galaxie v Andromedě neboli mlhovina v Andromedě (M31, NGC 224) je spirální galaxie typu Sb. Tato velká galaxie, nejblíže Mléčné dráze, se nachází v souhvězdí Andromedy a je od nás podle nejnovějších údajů vzdálena 772 kiloparseků (2,52 milionu světelných let). Rovina galaxie je k nám nakloněna pod úhlem 15°, její zdánlivá velikost je 3,2° a její zdánlivá hvězdná magnituda je +3,4m.

Historie pozorování

První písemná zmínka o galaxii v Andromedě se nachází v Katalogu pevných hvězd perského astronoma As-Sufiho (946), který ji popsal jako „malý oblak“. První popis objektu na základě teleskopických pozorování provedl německý astronom Simon Marius v roce 1612. Při tvorbě svého slavného katalogu Charles Messier uvedl objekt pod označením M31 a objev chybně připsal Mariovi. V roce 1785 si William Herschel všiml slabé červené skvrny uprostřed M31. Domníval se, že galaxie je nejblíže ze všech mlhovin, a vypočítal její vzdálenost (zcela nepřesně) jako ekvivalent 2000násobku vzdálenosti mezi Sluncem a Siriem.

V roce 1864 William Huggins pozoroval spektrum galaxie M31 a zjistil, že se liší od spekter plynových a prachových mlhovin. Data naznačovala, že M31 se skládá z mnoha jednotlivých hvězd. Na základě toho Huggins navrhl hvězdnou povahu objektu, což bylo v následujících letech potvrzeno.

V roce 1885 explodovala v galaxii supernova SN 1885A, v astronomické literatuře známá jako S Andromedae. V celé historii pozorování se jedná o jedinou takovou událost zaznamenanou v galaxii M31.

První fotografie galaxie pořídil v roce 1887 velšský astronom Isaac Roberts. Pomocí své vlastní malé observatoře v Sussexu vyfotografoval galaxii M31 a poprvé určil spirální strukturu objektu. V té době však byla M31 stále považována za součást naší galaxie a Roberts se mylně domníval, že se jedná o další sluneční soustavu s formujícími se planetami.

Radiální rychlost galaxie určil americký astronom Vesto Slipher v roce 1912. Pomocí spektrální analýzy vypočítal, že M31 se pohybuje směrem ke Slunci rychlostí, která byla v té době u známých astronomických objektů neslýchaná: asi 300 km/s.

Vědci z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics po analýze výsledků 10 let pozorování galaxie M31 pomocí orbitální observatoře Chandra zjistili, že záře hmoty dopadající na jádro galaxie Andromeda byla slabá až do 6. ledna 2006, kdy došlo k výbuchu, který zvýšil jasnost galaxie M31 v rentgenovém spektru 100krát. Poté se jasnost snížila, ale stále zůstala 10krát silnější než před rokem 2006.

Obecné charakteristiky

Galaxie v Andromedě, stejně jako Mléčná dráha, patří do Místní skupiny galaxií a pohybuje se ke Slunci rychlostí 300 km/s, proto je klasifikována jako objekt s modrým posunem. Poté, co astronomové určili směr pohybu Slunce po Mléčné dráze, zjistili, že se galaxie v Andromedě a naše Galaxie k sobě přibližují rychlostí 100-140 km/s. Ke srážce obou galaktických systémů tedy dojde přibližně za 3-4 miliardy let. Pokud k tomu dojde, obě se s největší pravděpodobností sloučí do jedné velké galaxie. Je možné, že naše Sluneční soustava bude silnými gravitačními poruchami vržena do mezigalaktického prostoru. Zničení Slunce a planet s největší pravděpodobností během tohoto katastrofického procesu nedojde.

Struktura

Galaxie v Andromedě má hmotnost 1,5krát větší než Mléčná dráha a je největší v Místní skupině galaxií: na základě dat získaných pomocí Spitzerova vesmírného dalekohledu astronomové zjistili, že obsahuje asi bilion hvězd. Má několik trpasličích satelitů: M32, M110, NGC 185, NGC 147 a možná i další. Její délka je 260000 2,6 světelných let, což je XNUMXkrát více než Mléčná dráha.

Některé výsledky však naznačují, že Mléčná dráha obsahuje více temné hmoty, a proto by naše galaxie mohla být nejhmotnější v Místní skupině.

Core

V jádru galaxie M31, stejně jako v mnoha jiných galaxiích (včetně Mléčné dráhy), se nachází kandidát na supermasivní černou díru (SMBH). Výpočty ukázaly, že její hmotnost přesahuje 140 milionů hmotností Slunce. V roce 2005 objevil Hubbleův vesmírný dalekohled záhadný disk mladých modrých hvězd obklopujících SMBH. Obíhají kolem relativistického objektu, stejně jako planety obíhají kolem Slunce. Astronomové si lámali hlavu nad tím, jak se takový disk ve tvaru koblihy mohl vytvořit tak blízko tak hmotného objektu. Podle výpočtů by monstrózní slapové síly SMBH neměly umožnit kondenzaci oblaků plynu a prachu a vzniku nových hvězd. Další pozorování by mohla poskytnout vodítko.

Objev tohoto disku přidal další argument k teorii existence černých děr. Astronomové poprvé objevili modré světlo v jádru galaxie M31 v roce 1995 pomocí Hubbleova dalekohledu. O tři roky později bylo světlo identifikováno s hvězdokupou modrých hvězd. A teprve v roce 2005 pozorovatelé pomocí spektrografu instalovaného na dalekohledu zjistili, že hvězdokupa se skládá z více než 400 hvězd, které vznikly přibližně před 200 miliony let. Hvězdy jsou seskupeny do disku o průměru pouze 1 světelného roku. Ve středu disku se hnízdí starší a chladnější rudé hvězdy, které dříve objevil Hubbleův teleskop. Byly vypočítány radiální rychlosti hvězd na disku. Vzhledem k gravitačnímu účinku černé díry se ukázalo, že je rekordně vysoká: 1000 km/s (3,6 milionu kilometrů za hodinu). Touto rychlostí můžete obletět zeměkouli za 40 sekund nebo se ze Země dostat na Měsíc za šest minut.

Kromě černé díry a disku modrých hvězd se v jádru galaxie nacházejí i další objekty. V roce 1993 byla v centru galaxie M31 objevena dvojitá hvězdokupa, což astronomy překvapilo, protože dvě hvězdokupy se sloučily do jedné v poměrně krátkém časovém úseku: asi 100 tisíc let. Podle výpočtů mělo k fúzi dojít před mnoha miliony let, ale z podivných důvodů se tak nestalo. Scott Tremaine z Princetonské univerzity navrhl vysvětlit to tím, že ve středu galaxie se nenachází dvojitá hvězdokupa, ale prstenec starých červených hvězd. Tento prstenec může vypadat jako dvě hvězdokupy, protože hvězdy vidíme pouze na opačných stranách prstence. Tento prstenec by se tedy měl nacházet ve vzdálenosti 5 světelných let od černé díry a obklopovat disk mladých modrých hvězd. Prsten a disk jsou k nám otočeny stejnou stranou, což může naznačovat jejich vzájemnou závislost. Studiem centra galaxie M31 pomocí vesmírného dalekohledu XMM-Newton objevil tým evropských vědců 63 diskrétních zdrojů rentgenového záření. Většina z nich (46 objektů) byla identifikována jako nízkohmotné rentgenové dvojhvězdy, zatímco zbytek jsou buď neutronové hvězdy, nebo kandidáti na černé díry v dvojhvězdných systémech.

Jiné objekty

V galaxii je registrováno asi 460 kulových hvězdokup. Nejhmotnější z nich, Mayall II, nazývaná také G1, má svítivost větší než kterákoli jiná hvězdokupa v Místní skupině, je dokonce jasnější než Omega Centauri (nejjasnější hvězdokupa v Mléčné dráze). Nachází se ve vzdálenosti asi 130 tisíc světelných let od středu galaxie v Andromedě a obsahuje nejméně 300 tisíc starých hvězd. Její struktura a hvězdy patřící k různým populacím naznačují, že se s největší pravděpodobností jedná o jádro starověké trpasličí galaxie, kdysi absorbované galaxií M31. Podle výzkumu se ve středu této hvězdokupy nachází kandidát na černou díru o hmotnosti 20 tisíc Sluncí. Podobné objekty existují i v jiných hvězdokupách:

V roce 2005 astronomové objevili v halo galaxie M31 zcela nový druh hvězdokupy. Tyto tři nově objevené hvězdokupy obsahují statisíce jasných hvězd, téměř tolik jako kulové hvězdokupy. Liší se však od kulových hvězdokup tím, že jsou mnohem větší, mají průměr několik set světelných let a jsou méně hmotné. Vzdálenosti mezi hvězdami v nich jsou také mnohem větší. Mohou představovat přechodnou třídu systémů mezi kulovými hvězdokupami a trpasličími sféroidy.

Galaxie obsahuje hvězdu PA-99-N2, kolem které obíhá exoplaneta – první objevená mimo Mléčnou dráhu.

Postřehy

Nejlepší doba pro pozorování mlhoviny v Andromedě je podzim-zima. Na tmavé obloze je hned vedle ν viditelný pouhým okem zářící difúzní ovál M31, a to i pro méně zkušené pozorovatele. Jedná se o nejvzdálenější objekt viditelný ze Země pouhým okem. Navíc, vzhledem ke konečné rychlosti světla, ji vidíme takovou, jaká byla před 2 miliony let. Například před 2,5 miliony let na Zemi nebyli žádní zástupci moderního lidského druhu! Zároveň ale nesmíme zapomínat, že podle speciální teorie relativity neexistuje způsob, jak zjistit, jak tato galaxie vypadá v „přítomném okamžiku“, protože to, co vidíme, je pro nás „přítomný okamžik“.

Galaxie je viditelná dalekohledem i na přeexponované obloze velkých měst. Její pozorování amatérskými dalekohledy se střední aperturou (150-200 mm) jsou však obvykle zklamáním. I na nejlepší obloze a za bezměsíčné noci se galaxie jeví jako jednoduše obrovský světelný elipsoid s rozmazanými a stále tmavšími okraji a jasným jádrem. Pozorný pozorovatel si všimne náznaku jednoho nebo dvou obklopujících prachových pásů na severozápadním (nejblíže k nám) okraji galaxie a malého lokálního zvýšení jasnosti na jihozápadě (obrovská oblast tvorby hvězd poblíž našeho souseda). Žádné další detaily, s výjimkou dvou satelitů – malých eliptických galaxií M32 a M110, nic, co by připomínalo barevné fotografie a ilustrace z populárních publikací!

Bohužel, takové jsou zvláštnosti lidského nočního vidění. Naše oči, se vší svou fenomenální citlivostí na světlo, nejsou schopny, jako moderní fotodetektory, akumulovat světlo během dlouhé (někdy i hodinové!) expozice. Navíc je noční citlivosti našich očí dosaženo mimo jiné obětováním rozpoznávání barev – „v noci jsou všechny kočky šedé!“ – a prudkým poklesem zrakové ostrosti. Ukazuje se tedy, že při pozorování difúzních objektů v hlubokém vesmíru jsou na tmavě šedém pozadí viditelné pouze nejasné světle šedé obrazy. K tomu připočtěte obrovskou velikost M31, která dále zakrývá její kontrasty a detaily.

Mlhovina Andromeda se nachází v souhvězdí Andromedy.