Особливості Андромеди. Подібності та відмінності від Чумацького Шляху

Помітною особливістю таких галактик, як Андромеда та Чумацький Шлях - є величезні зоряні кластери, що виглядають, як окремі галактики. Ці кластери називаються зоряні скупчення, яких у Андромеди налічується понад 450.

Іхня кількість втричі більша ніж відома їх кількість у Чумацькому Шляху, але варто не забувати, що ми знаходимося посеред диску Чумацького Шляху.

Кулясті скупчення

Кулясті скупчення мають здебільшого сферичну форму і містять сотні тисяч, а іноді і мільйони зірок. І цікаво, що ці зорі зазвичай дуже старі, і вони не тільки найстарші у своїх галактиках, а й у Всесвіті загалом.

Це зорі крайнього другого покоління(дуже бідні на метали) та віком від 12-13 мільярдів років. Найбільшим кулястим скупченням у місцевій групі(Mayall II) пов'язане саме з Андромедою і кружляє навколо її ядра на відстані 130 000 світлових років.

Скупчення Mayall II містить у своєму складі кілька мільйонів зір і воно вдвічі масивніше за Омегу Центавра - найбільше скупчення Чумацького Шляху.

Через те, що зоряне населення Mayall II має дещо різну металічність, а саме скупчення занадто масивне - є гіпотеза, що це може бути ядро однієї із карликових галактик, яке Андромеда поглинула в процесі своєї еволюції.

Ультраблакитні зорі

Найбільше зірок скупчуються поблизу ядра. Ця світлина(нижче) охоплює приблизно 8 тисяч світлових років. Мільйони зірок, що оточують надмасивну чорну діру в центрі виглядають, як одне яскраве джерело світла, але зверніть увагу на блакитні крапочки, що розкидані по всьому зображенню.

Можна подумати, що блакитний колір свідчить про яскраві молоді зорі, але в цьому випадку якраз навпаки. Так звані ультраблакитні зорі, які передчасно скинули свої оболонки та оголили надзвичайно гарячі ядра.

Габбл зазнімкував їх в той самий момент коли вони були найяскравішими, незадовго як стати білими карликами. Насправді вони настільки яскраві, тому що це зображення отримане за допомогою декількох фільтрів, в тому числі - ультрафіолетовому. Через те, що зорі поблизу ядра багаті металами вони повинні ефективніше скидати зовніші оболонки і викидати більше матеріалу ніж зірки із меншою металічністю. Тому в цей момент вони будуть набагато яскравішими ніж наприклад Сонце за кілька мільярдів років, коли робитиме те саме. Це також підтверджується спостереженнями - кількість ультраблакитних зірок падає із віддаленістю від ядра, і також знижується металічність зірок чим дальше від ядра вони знаходяться.

Проблема подвійного ядра

На прикинці 80-х років спостереження показали, що найяскравіша частина M31 була ніби зміщена на кілька світлових років від ділянки, яка насправді має бути центром. У 1991 році Габбл нарешті показав в чому річ. Виявилося, що ядро Андромеди дещо складніше ніж може здатися на перший погляд, оскільки воно подвійне, принаймі виглядає таким.

Причому на цій світлині від Габбла(вище) справжній центр - є тьмяніша ділянка, а світліша віддалена від нього на 5 світлових років. В середині тьмянішого ядра прихована надмасивна чорна діра масою 100 мільйонів Сонць. Найцікавішим поясненням яскравішої ділянки, що це черговий залишок меншої галактики, яку поглинула M31 в процесі своєї еволюції і єдиним, що вціліло це її яскраве ядро, яке все ще кружляє навколо справжнього центру Андромеди.

Але таке пояснення вже не є популярним, оскільки гравітація надмасивної чорної діри Андромеди має розірвати це скупчення на шматки. Моделі передбачають, що центр поглинутої галактики не протримався і кількох 100 000 років перш ніж був розірваний і змішався із щільною популяцією ядра Андромеди. Єдиним шансом триматися цьому скупченню - це якщо воно теж має мадмасивну чорну діру в своєму центрі, але розподіл зірок на його околицях не демонструє ознак її наявності.

На сьогодні астрономи здебільшого погоджуються, що подвійне ядро - це лише ілюзія і це може бути кільце старих червоних зірок, що обертаються навколо ядра по дуже витягнутих еліптичних орбітам. Коли зорі рухаються по таких орбітах то її швидкості мінімальні у віддаленій точці, тому багато з них можуть накопичуватися у тій ділянці, як під час затору створюючи ілюзію подвійного ядра.

Андромеда - це дві галактики?

Те як зараз виглядає Андромеда - це результат її довгої та бурхливої історії. Але є теорія згідно якої не тільки маленькі галактики траплялися їй на шляху. А те чим є зараз Андромеда раніше було двома спіральними галактиками. Сліди великого зіткнення астрономи знаходять, як в диску Андромеди так і на його околицях.

До прикладу вона має значно більший і масивніший балдж ніж в Чумацього Шляху. Її тьмяне гало насправді дуже різноманітне і має кілька значних зоряних потоків. Деякі з них справді величезні та один з них отримав назву - гігантський потік. Це хвіст зірок, які тягнуться до галактичного диска.

І найголовніше динаміка руху зірок Андромеди віком більше 2-х мільярдів років натякає на велике злиття. У 2018 році астрономи Паризької обсерваторії спробували нарешті скласти пазл за допомогою моделювання на потужному суперкомп'ютері. І згідно результатів даного дослідження виявляється, що місцева група дійсно могла містити дві спіральні галактики в частині космосу де зараз знаходиться Андромеда. Менша з них зосереджувала приблизно 25 мільярдів Сонць, але була принаймі в 4-х рази менш масивною за свого компаньйона, якого будемо вважати Протоандромедою.

В результаті бурхливого злиття яке завершилося між 2-3 мільярдами років тому Протоандромеда поглинула свою сусідку перетворивши її на дивну компактну галактику, яку ми сьогодні знаємо як M32.

M32 хоч і виглядає як міні варіант звичайної еліптичної галактики, вона такою виглядає лише на перший погляд.

M32 в ультрафіолеті досить яскрава, оскільки містить багато молодих гарячих зірок. Чого зовсім не побачити у звичайних еліптичних галактиках. То ж це може бути схоже на залишок більшої спіральної галактики.

Моделювання(вище), яке виконали науковці досить добре відтворює Андромеду у звичному для нас вигляді. Також дуже добре відтворюється гігантський потік, який ще досі тягнеться до диску галактики, як кінцевий етап злиття галактик.

Що стосується M110 то схоже, що вона теж взаємодіє з галактикою господарем. Це ще одна карликова галактика Андромеда, що містить 10 мільярдів зірок та що найменше 8 кулястих скупчень. І її також важко назвати мертвою, оскільки є докази великої популяції молодих блакитних зірок

Проблема кільця супутників

Загалом крім M32 та M110 відомо про 2-х десятки карликових супутників, що кружляють навколо Андромеди. У 2013 році в межах великого дослідження - Pan-Andromeda Archaeological Survey астрономи вивчали M31 та розподіл її супутників. Одним із несподіваних результатів було те, що принаймі з них не кружляють навколо її диска на випадкових орбітах. Навпаки вони нібито зосереджені в тонкому пласкому диску утворюючи таким чином дискову систему супутників.

Більше того, щось подібне відбувається із карликовими супутниками Чумацького Шляху. Так званий диск супутників був вперше помічений ще 4-х десятиліття тому.

Проблема в тому, що важко пояснити таку поведінку супутників не тільки моделями їх формування, а ще й у межах сучасної космології. І досі диски супутників - є суперечливою темою , та є роботи які ставлять їх існування під сумнів критикуючи методи спостереження чи інтерпретацію даних.

Вражаюче гало та поява Мілкомеди

Однак мало тих хто сумнівається у майбутньому зіткненні Чумацького Шляху та Андромеди. Хоча різні оцінки говорять у 5-6 мільярдів років, можна вважати, що злиття відбувається уже зараз.

Відомо, що навкологалактичне середовище Андромеди та Чумацького Шляху - не порожнє. Крім зоряних потоків тут також зосереджена велика кількість гарячого іонізованого газу та темної матерії. Але досі не зрозуміло наскільки далеко від диску все це прстягається.

Зоряне гало представляє собою сферичний об'єм зірок та кулястих скупчень, що розкидані навкруги. Лише близько 1% зоряної маси галактики зосереджено в цих регіонах при чому ці зорі відносно старі та холодні, саме тому гало тьмяне і його важко спостерігати.

Натомість гіганстька бульбашка розрідженого газу, яку звуть - галактичною короною взагалі майже невидима. Тим не менш у 2020 році група астрономів використовуючи телескоп Габбл змогла створити карту розподілу цього іонізованого газу. Оскільки за них важко спостерігати, то найкраще його виявити спостерігаючи за світлом, що надходить від джерел на тлі.

Досліджуючи світло 4-х десятків квазарів науковці дійшли висновку, що гало тягнеться приблизно на 1,3 млн світлових років від диска Андромеди, і це означає що воно вже на пів дороги до нашої галактики. Гало настільки величезне, що виглядало б у 3-х рази більше за ширину Великої Ведмедиці.

Оскільки ми живемо в середині диску нашої галактики науковцям важко визначити наскільки далеко в космос простягається гало Чумацького Шляху. Якщо наша галактика та M31 дійсно схожі, тоді можуть мати і схожі гало. У такому разі можна сказати, що обидві галактики вже почали зіткнення між собою.

Про наслідки колізії для нас годі й уявити, навіть якщо наша галактика зможе дожити до того часу, щоб побачити появу Мілкомеди(злиття Чумацького Шляху та Андромеди) крім захвату від видовища врядчи якось на нас вплине.

Не забувайте, що галактики - це майже порожній простір, а зіткнення окремих зір - малоймовірне.