Гала́ктика Андроме́ди — найближча до Чумацького Шляху велика галактика, розташована в сузір'ї Андромеди і віддалена від нас на 772 кілопарсек (2,52 млн світлових років). Площина галактики нахилена до нас під кутом 15°, її видимий розмір — 3,2°×1°, видима зоряна величина — +3,4m. Віріальна маса галактики Андромеди становить 1 трильйон сонячних мас (2,0×1042 кілограмів). Галактика має ізофотальний діаметр D25 близько 46,56 кілопарсека (152 000 світлових років), що робить її найбільшим членом Місцевої групи галактик за протяжністю.

Назва галактики походить від сузір'я Андромеди, в якому вона розташована, яке саме названо на честь принцеси, дружини Персея в грецькій міфології. Спочатку вона вважалася планетарною туманністю й називалася туманністю Андромеди, та була внесена в каталоги як Мессьє 31, M31 та NGC 224.

Чумацький Шлях і галактика Андромеди мають близько 50-процентний шанс зіткнутися одна з одною і об'єднатися протягом наступних 10 мільярдів років. Вони потенційно можуть утворити гігантську еліптичну галактику або велику лінзоподібну галактику.

Історія спостережень

Від давніх часів до початку XX століття Перша письмова згадка про галактику Андромеди міститься в «Книзі нерухомих зір» перського астронома аль-Суфі (946 рік), який описав її як «маленьку хмару»С. Вайнберг. "Перші три хвилини. Сучасний погляд на походження Всесвіту. — Іжевськ, НДЦ «Регулярна і хаотична динаміка», 2000, с. 28. Існують свідчення, що на одній з нідерландських карт зоряного неба, створеній близько 1500 року, зображена галактика Андромеди. Хоча сама карта не збереглася, про її існування відомо з письмових джерел того часу.

Перші телескопічні спостереження об'єкта здійснив німецький астроном Симон Маріус 15 грудня 1612 року. Незалежні спостереження проводили Джованні Баттіста Одієрна (1654 р.) і Ісмаель Буйо (1661 р.) 1764 року Шарль Мессьє додав об'єкт у свій відомий каталог під номером M31, уважаючи його першовідкривачем Маріуса.

У 1755 році німецький філософ Іммануїл Кант у своїй книзі «Загальна природнича історія і теорія неба» висловив припущення, що Чумацький Шлях є лише однією з багатьох подібних зоряних систем. Він стверджував, що якщо на галактику подивитися згори, вона виглядатиме як кругла туманність, а якщо під кутом — як еліпсоїд. На цій підставі Кант зробив висновок, що спостережувані еліптичні туманності, зокрема туманність Андромеди, можуть бути окремими зоряними системами — іншими «острівними всесвітами».

Вільям Гершель був першим, хто почав систематично досліджувати туманності, зокрема галактику Андромеди. Він уважав, що M31 та інші туманності розсіюють світло зір, через що виглядають туманними об'єктами. Це припущення виявилося правильним для багатьох туманностей, але не для галактики Андромеди. Крім того, Гершель помилково вважав, що за кілька років зовнішній вигляд туманності змінюється. Ця ідея ґрунтувалася на тому, що за часів Гершеля фотографії не існувало, і астрономи були змушені покладатися на замальовки небесних тіл, які відрізнялися залежно від спостерігача. У 1785 році Гершель помилково обчислив відстань до галактики як 2000 відстаней між Сонцем і Сіріусом (приблизно 19 тисяч світлових років), вважаючи її найближчою з усіх туманностей, але правильно припустив, що туманність Андромеди схожа на Чумацький Шлях.

У 1847 році Джордж Бонд уперше виявив пилові смуги в галактиці. Вільям Гаґґінс, спостерігаючи спектр галактики Андромеди у 1864 році, помітив, що він відрізняється від спектрів газових туманностей і схожий на спектри відомих зір. Тоді стало вважатися, що M31 має хоч і дивну, але зоряну природу. 20 серпня 1885 року в галактиці Андромеди спостерігався вибух наднової, відомої як S Андромеди або SN 1885A, перший і поки що єдиний у цій галактиці. Ця наднова була прийнята за нову зорю, і ця помилка затвердила думку, що M31 знаходиться в нашій Галактиці.

У 1887 році валлійський астроном Ісаак Робертс зробив першу в історії фотографію галактики М31, на якій були виявлені деякі деталі структури галактики. Робертс помітив кільцеподібні структури й дійшов хибного висновку, що він спостерігає туманність, де утворюється планетна система. У 1899 році він зробив більше фотографій галактики й зрозумів, що структури, прийняті ним за кільця, насправді є спіральними рукавами. Попри це відкриття, він все ще дотримувався думки, що цей об'єкт є лише в Чумацькому Шляху. Тому Робертс уважав M31 планетною системою, що формується, подібною до Сонячної системи.

У 1888 році Джон Дреєр опублікував Новий загальний каталог, що містить 7840 туманностей, зоряних скупчень та інших об'єктів. Галактика Андромеди увійшла в нього як NGC 224.

XX століття 1912 року американський астроном Весто Мелвін Слайфер визначив променеву швидкість галактики. Використовуючи спектральний аналіз, він обчислив, що М31 рухається в напрямку до Сонця зі швидкістю приблизно 300 км/с. Це стало найбільшим на той час зафіксованим значенням такого типу.

У 1917 році американський астроном Гебер Кертіс, досліджуючи фотографії туманності Андромеди, виявив спалах нової зорі, а також ще одинадцять подібних об'єктів. Він звернув увагу, що ці нові були приблизно на 10 зоряних величин слабші, ніж ті, що спостерігалися в межах Чумацького Шляху. На підставі цих спостережень Кертіс оцінив відстань до туманності приблизно в 500 тисяч світлових років (32×109 а. о.) — значення, близьке за порядком до сучасних уявлень. Хоча ця оцінка приблизно в п'ять разів нижча за найточніші оцінки, доступні зараз, це була перша відома оцінка відстані до Андромеди. Ці спостереження стали основою для формування гіпотези «острівних всесвітів», згідно з якою спіральні туманності є окремими галактиками.

Смілива пропозиція Кертіса мала широкий резонанс в астрономічній спільноті. 26 квітня 1920 року Кертіс і Гарлоу Шеплі провели свої знамениті Великі дебати щодо Чумацького Шляху, спіральних туманностей та розмірів Всесвіту. Шеплі вважав, що наша галактика унікальна й становить увесь Усесвіт, а спіральні туманності є її частиною. Щоб підтвердити своє твердження про те, що туманність Андромеди насправді є зовнішньою галактикою, Кертіс зазначив появу темних смуг в Андромеді, які нагадували пилові хмари в нашій власній галактиці, а також історичні спостереження значного доплерівського зсуву галактики Андромеди.

До 1920-х років точних вимірів відстані до M31 не існувало. Ранні спроби давали сильно занижені або невизначені результати. Наприклад, шведський астроном Карл Болін у 1907 році виявив у M31 паралакс у 0,17 секунди дуги, що призвело до виміряної відстані всього 6 парсек. І навпаки, величина паралакса, яку виміряв Адріан ван Маанен у 1918 році, була менша від величини похибки вимірювання. Інші методи також давали подібні результати. 1922 року Ернст Епік припустив, що сплюснутість центральних частин галактики викликана їхнім обертанням, і, знаючи саму швидкість обертання, оцінив відстань до галактики в 450 кілопарсек. 1923 року Кнут Лундмарк за видимим блиском нових зір, виявлених у галактиці, отримав відстань трохи більш ніж 1 мегапарсек. За порядком величини ці результати збігаються з загальноприйнятим значенням.

У 1923 році Едвін Габбл зробив детальні зображення галактики M31 за допомогою найбільшого в той час рефлектора — 2,5-метрового. Під час пошуків нових зір він випадково знайшов змінну зорю. Знайшовши більше, він ідентифікував їх як цефеїди, що дозволило йому обчислити відстань до галактики Андромеди. Результат (900 000 св. р.) був значно вищий, ніж результат дослідження Гебера Кертіса. Дослідження Габбла остаточно довели, що M31 є окремою галактикою, набагато дальшою від нас. Однак тоді Габбл не знав, що існує два типи цефеїд, через що його оцінка відстані виявилася заниженою більш ніж удвічі.

У другій половині XX століття спостереження продовжувалися. У 1950 році Роберт Генбері Браун та Сиріл Газард в обсерваторії Джодрелл-Бенк виявили радіовипромінювання з галактики Андромеди, а перші радіокарти об'єкта створив у 1950-х роках Джон Болдвін зі своєю командою з Кембриджської радіоастрономічної групи. Ядро M31 позначене в каталозі як 2C 56.

У 1944 році Вальтер Бааде вперше спостерігав окремі червоні гіганти в центрі галактики. Це дозволило йому встановити наявність двох зоряних популяцій — I та II, що мають різні характеристики. У 1952 році він довів, що цефеїди цих популяцій мають різну залежність між періодом і світністю, що призвело до подвоєння оцінки відстані до Андромеди, а також до решти об'єктів Всесвіту.

У 1958 році Жерар Анрі де Вокулер вивчив профіль яскравості галактики, розділивши внесок балджа і диска. 1959 року Андре Лальман, М. Дюшен та Мерл Вокер у обсерваторії Лік виявили швидке обертання ядра галактики, що вказувало на його велику масу — приблизно 1,3×10⁹ мас Сонця. У 1961 році подібне відкриття було зроблене в супутнику M31 — галактиці M32. Обертання ядер цих галактик нині вважається свідченням наявності надмасивних чорних дір.

У 1964 році Сідні ван ден Берг відкрив OB-асоціації в M31, а Вальтер Бааде й Гелтон Арп опублікували каталог областей H II. Перші планетарні туманності в галактиці також відкрив Бааде, але у великій кількості їх почали відкривати в 1970-х роках. У 1989 році був відкритий залишок наднової S Андромеди, а в 1991 році за допомогою телескопа «Габбл» з'ясувалося, що ядро галактики подвійне.

XXI століття

На початку XXI століття галактика Андромеди стала об'єктом активних наукових досліджень. Вона привертає особливу увагу астрономів завдяки зручному розташуванню: на відміну від Чумацького Шляху, Андромеда спостерігається збоку, і її структура добре видима без перешкод міжзоряного пилу.

У 2009 році можливе відкриття планети в галактиці Андромеди було зроблене завдяки явищу мікролінзування — гравітаційного ефекту, що виникає при проходженні масивного об'єкта перед джерелом світла.

У 2018 році за даними космічного телескопа Gaia було проведене детальне дослідження динаміки Андромеди й великої кількості її зір, що дозволило уточнити уявлення про структуру галактики та її еволюцію.

У 2020 році за допомогою радіотелескопа Вестерборк Синтез, 100-метрового радіотелескопа Еффельсберг і Дуже великої антенної решітки було зафіксоване лінійно поляризоване радіовипромінювання з області так званого «кільця 10 кпк» — зони активного зореутворення. Ці спостереження підтвердили наявність упорядкованих магнітних полів, орієнтованих уздовж цієї структури.

Серед ключових проєктів дослідження Андромеди — Panchromatic Hubble Andromeda Treasury (PHAT), який охопив центральну частину й диск галактики, а також Pan-Andromeda Archaeological Survey (PAndAS), присвячений вивченню зовнішніх структур, гало, припливних елементів (зоряних потоків і залишків зруйнованих галактик, утворених унаслідок гравітаційних взаємодій) і супутників. Ці програми дозволили виявити зоряні скупчення, визначити вікові й хімічні характеристики зір і реконструювати історію зореутворення.

На початку 2025 року NASA оприлюднило надзвичайно деталізовану мозаїку галактики Андромеди, створену на основі знімків телескопа «Габбл», зібраних протягом десяти років у рамках проєктів PHAT і PHAST. Зображення охоплює близько 600 перекривних полів і має роздільність 2,5 мільярди пікселів. На ньому видно приблизно 200 мільйонів гарячих зір, хоча це лише частина всього зоряного населення M31.

Загальні характеристики

Формування й історія

Близько 2—3 мільярдів років тому на місці сучасної галактики Андромеди відбулося значне злиття, в якому брали участь дві галактики з приблизним співвідношенням мас 4:1. Про це нещодавнє злиття вперше стало відомо завдяки інтерпретації аномальної залежності між віком і поширенням швидкостей зір у галактиці, а також через те, що близько 2 мільярдів років тому формування зір у диску Андромеди було значно активніше, ніж сьогодні. Моделювання цього потужного зіткнення показало, що воно сформувало більшу частину металозбагаченого гало галактики, включаючи Величезний потік, а також розширений товстий диск, молодий тонкий диск і статичне кільце на відстані 10 кпк.