M31

仙女座星系

Andromeda Galaxy

M31仙女座星系

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今天要介紹的是整個(gè)梅西耶天體表里面被研究最多的M天體-M31仙女座星系，縱觀歷史，漆黑的天空中總會(huì)存在他的身影。如今我們很難去進(jìn)行考證，到底是誰(shuí)真正發(fā)現(xiàn)了他，有可能萬(wàn)年前的原始部落已經(jīng)開(kāi)始對(duì)他進(jìn)行觀測(cè)，但是就目前存在的文字記載而言，波斯天文學(xué)家阿卜杜拉赫·曼蘇菲（Abd al-Rahman al-Sufi）在964年于他的《恒星之書(shū)》當(dāng)中便把M31稱為“一朵小云”或“被涂抹的恒星”，有理由認(rèn)為他是第一個(gè)記錄下M31的觀測(cè)者。

M31的第一張照片，攝于1888年

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通過(guò)他的名字我們就可以知道，M31位于仙女座，赤經(jīng)為00h42m44s，赤緯為41°16′9″，距離地球250萬(wàn)光年。M31的視星等達(dá)到了3.44等，這意味著只要在光污染等級(jí)略低的地方，就可以看到M31了，懸掛在天上的月亮?xí)蔀樽璧K看到他的另一障礙。當(dāng)人類還沒(méi)有嚴(yán)重的燈光污染和工業(yè)革命時(shí)，M31便是人類唾手可得的“云彩”。如果我們想要找到M31的話，需要先找到仙女座的奎宿九（亮度為2.05），隨后向下找到亮度為3.85的奎宿八，再找到亮度為4.5等的奎宿七，M31便位于奎宿七的旁邊。當(dāng)你能找到奎宿八的時(shí)候，延長(zhǎng)一倍距離便可以找到M31。仙女座在北半球的秋夜從頭頂高空掠過(guò)時(shí)最為壯觀，在10月的午夜左右達(dá)到最高點(diǎn)，一年之中最好的觀測(cè)時(shí)間是10月、11月和12月。

M31在天空中的位置

圖源 freestarcharts.com

1755年，德國(guó)的哲學(xué)家康德就已經(jīng)提出了仙女座星系是一個(gè)類似于銀河系的“宇宙島嶼”，當(dāng)時(shí)還提出了宇宙島理論。直到20世紀(jì)，才開(kāi)始通過(guò)其中的超星系爆發(fā)來(lái)測(cè)量我們和仙女座星系之間的距離，剛開(kāi)始只能精確到數(shù)量級(jí)（即誤差為1/10到10倍之間）。1925年，埃德溫·哈勃發(fā)現(xiàn)了仙女座的河外造父變星，最終才決定了仙女座星系是銀河系外的星系這一結(jié)論。1953年，當(dāng)人們還發(fā)現(xiàn)了一種更暗的造父變星時(shí)，把原先測(cè)得的距離數(shù)據(jù)翻了一倍。1990年，通過(guò)依巴谷衛(wèi)星測(cè)量的變星準(zhǔn)確光變星等來(lái)校準(zhǔn)造父變星和我們的距離。目前有四種辦法被運(yùn)用到了測(cè)量距離上，分別是造父變星法、紅外線亮度波動(dòng)法，雙星掩食測(cè)距、紅超巨星（TRGB）測(cè)距法來(lái)計(jì)算。2009年，微引力透鏡這一科學(xué)技術(shù)被用于在M31中尋找新的系外行星，目前已經(jīng)有許多豐厚的成果。

埃德溫·哈勃的觀測(cè)記錄

圖源 hubblesite.org

仙女座星系大約在100億年前就開(kāi)始生成了，由許多較小的原始星系互相碰撞合并形成。在過(guò)去的20億年間，我們很難再看到M31內(nèi)形成新的恒星，而那些發(fā)現(xiàn)的年齡不足1億年的新恒星，則是M31與M32、M110或者其他衛(wèi)星星系之間的相互作用奪取或形成的。正是1億年前發(fā)生的相互作用形成了類似仙女座星系旋臂的結(jié)構(gòu)，仙女座中心發(fā)現(xiàn)的反向旋轉(zhuǎn)氣體盤(pán)也應(yīng)該和這次事件有關(guān)。根據(jù)測(cè)定，仙女座星系以300公里每小時(shí)的速度向我們靠近，大約40-50億年之后將會(huì)和我們發(fā)生碰撞，二者合并成一個(gè)新的橢圓星系或者一個(gè)透鏡星系。然而我們并不需要對(duì)此擔(dān)憂，身處廣袤的太空中，要看到兩顆恒星相撞的概率足以忽略不計(jì)。太陽(yáng)還剩下的預(yù)期壽命為50億年左右，連人類文明能不能見(jiàn)證這一長(zhǎng)久的過(guò)程我們都不能確定，便不用再去擔(dān)心仙女座星系和銀河系的碰撞了。

Messier's Note

The sky has been very good in the night of August 3 to 4, 1764; & the constellation Andromeda was near the Meridian, I have examined with attention the beautiful nebula in the girdle of Andromeda, which was discovered in 1612 by Simon Marius, & which has been observed since with great care by different astronomers, I will not report here what I have written in my [observing] Journal: I have employed different instruments for examining that nebula, & above all an excellent Gregorian telescope of 30 pouces focal length, the large mirror having 6 pouces in diameter, & magnifying 104 times these objects: the middle of that nebula appeared rather bright with this instrument, without any appearance of stars; the light went diminishing up to extinguishing; it resembles two cones or pyramides of light, opposed at their bases, of which the axis was in the direction form North-West to South-East; the two points of light or the two summits are about 40 minutes of arc apart; I say about, because of the difficulty to recognize these two extreminties. The common base of the two pyramides is 15 minutes [of arc long]: these measures have been made with a Newtonian telescope of 4 feet & a half focal length, equipped with a micrometer of silk wires. With the same instrument I have compared the middle of the summits of the two cones of light with the star Gamma Andromedae of fourth magnitude which is very near to it, & little distant from its parallel. From these observations. Since fifteen years during which I viewed & observed this nebula, I have not noticed any change in its appearances; having always perceived it in the same shape.

1764年8月3日至4日的夜晚，天空一直很好；仙女座靠近天子午線，我仔細(xì)觀察了仙女座腰帶中美麗的星云，它于 1612 年由西蒙·馬里烏斯 (Simon Marius) 發(fā)現(xiàn)(這里是梅西耶的誤解，詳情請(qǐng)看前面的介紹)。此后的許多天文學(xué)家都非常仔細(xì)地觀察過(guò)它。我并沒(méi)有在這里記錄我寫(xiě)在觀測(cè)日志中的內(nèi)容：我使用了不同的儀器來(lái)觀測(cè)那個(gè)星云，最重要的是一臺(tái)出色的格里高利望遠(yuǎn)鏡，焦距為30英寸 ，大鏡子直徑為6英寸，放大倍率為104倍。在望遠(yuǎn)鏡的中間，M31顯得格外明亮，在他的附近沒(méi)有其他別的恒星。M31的光向兩邊逐漸減弱直至消失，和光錐或者金字塔的尖尖很像。M31的軸從西北向東南延伸，總長(zhǎng)度在天空中大約占40弧分，當(dāng)然，這只是我的觀點(diǎn)，想要識(shí)別出這兩個(gè)端點(diǎn)的準(zhǔn)確位置是一件很難的事情。M31的寬度是15弧分，這些數(shù)據(jù)是通過(guò)焦距為4英尺半的牛頓望遠(yuǎn)鏡所測(cè)量的，還配備了用絲線構(gòu)成的千分尺。我用同一個(gè)儀器測(cè)量了和M31的中線相近的恒星（仙女座γ），是一個(gè)四等星，從我開(kāi)始觀測(cè)M31的15年起，我沒(méi)有在其中發(fā)現(xiàn)任何變化，基本上是以一個(gè)相同的形狀展現(xiàn)給世人。