M31仙女座星系丨觀星閣

M31

仙女座星系

Andromeda Galaxy

M31仙女座星系

圖源 Wikipedia

今天要介紹的是整個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，漆黑的天空中總會存在他的身影。如今我們很難去進行考證，到底是誰真正發現了他，有可能萬年前的原始部落已經開始對他進行觀測，但是就目前存在的文字記載而言，波斯天文學家阿卜杜拉赫·曼蘇菲（Abd al-Rahman al-Sufi）在964年于他的《恒星之書》當中便把M31稱為“一朵小云”或“被涂抹的恒星”，有理由認為他是第一個記錄下M31的觀測者。

M31的第一張照片，攝于1888年

圖源 Wikipedia

通過他的名字我們就可以知道，M31位于仙女座，赤經為00h42m44s，赤緯為41°16′9″，距離地球250萬光年。M31的視星等達到了3.44等，這意味著只要在光污染等級略低的地方，就可以看到M31了，懸掛在天上的月亮會成為阻礙看到他的另一障礙。當人類還沒有嚴重的燈光污染和工業革命時，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。當你能找到奎宿八的時候，延長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時最為壯觀，在10月的午夜左右達到最高點，一年之中最好的觀測時間是10月、11月和12月。

M31在天空中的位置

圖源 freestarcharts.com

1755年，德國的哲學家康德就已經提出了仙女座星系是一個類似于銀河系的“宇宙島嶼”，當時還提出了宇宙島理論。直到20世紀，才開始通過其中的超星系爆發來測量我們和仙女座星系之間的距離，剛開始只能精確到數量級（即誤差為1/10到10倍之間）。1925年，埃德溫·哈勃發現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論。1953年，當人們還發現了一種更暗的造父變星時，把原先測得的距離數據翻了一倍。1990年，通過依巴谷衛星測量的變星準確光變星等來校準造父變星和我們的距離。目前有四種辦法被運用到了測量距離上，分別是造父變星法、紅外線亮度波動法，雙星掩食測距、紅超巨星（TRGB）測距法來計算。2009年，微引力透鏡這一科學技術被用于在M31中尋找新的系外行星，目前已經有許多豐厚的成果。

埃德溫·哈勃的觀測記錄

圖源 hubblesite.org

仙女座星系大約在100億年前就開始生成了，由許多較小的原始星系互相碰撞合并形成。在過去的20億年間，我們很難再看到M31內形成新的恒星，而那些發現的年齡不足1億年的新恒星，則是M31與M32、M110或者其他衛星星系之間的相互作用奪取或形成的。正是1億年前發生的相互作用形成了類似仙女座星系旋臂的結構，仙女座中心發現的反向旋轉氣體盤也應該和這次事件有關。根據測定，仙女座星系以300公里每小時的速度向我們靠近，大約40-50億年之后將會和我們發生碰撞，二者合并成一個新的橢圓星系或者一個透鏡星系。然而我們并不需要對此擔憂，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。太陽還剩下的預期壽命為50億年左右，連人類文明能不能見證這一長久的過程我們都不能確定，便不用再去擔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) 發現(這里是梅西耶的誤解，詳情請看前面的介紹)。此后的許多天文學家都非常仔細地觀察過它。我并沒有在這里記錄我寫在觀測日志中的內容：我使用了不同的儀器來觀測那個星云，最重要的是一臺出色的格里高利望遠鏡，焦距為30英寸 ，大鏡子直徑為6英寸，放大倍率為104倍。在望遠鏡的中間，M31顯得格外明亮，在他的附近沒有其他別的恒星。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，總長度在天空中大約占40弧分，當然，這只是我的觀點，想要識別出這兩個端點的準確位置是一件很難的事情。M31的寬度是15弧分，這些數據是通過焦距為4英尺半的牛頓望遠鏡所測量的，還配備了用絲線構成的千分尺。我用同一個儀器測量了和M31的中線相近的恒星（仙女座γ），是一個四等星，從我開始觀測M31的15年起，我沒有在其中發現任何變化，基本上是以一個相同的形狀展現給世人。