Водоворот Галактики | |
---|---|
Данные наблюдений ( эпоха J2000.0 ) | |
Созвездие | Гончие псы [1] |
прямое восхождение | 13 ч 29 м 52,7 с [2] |
Склонение | +47° 11′ 43″ [2] |
Красное смещение | 0,001 534 ± 0,000 007 [2] |
Расстояние | 7,22 ± 2,13 мегапарсека (23,5 ± 6,95 миллионов световых лет ) [2] [3] |
Видимая звездная величина (V) | 8.4 [4] |
Характеристики | |
Тип | SA(s)bc pec [2] |
Размер | 23,58 кпк (76 900 световых лет ) (диаметр; 25,0 зв.в./угл.сек. 2 изофота B-диапазона ) [2] [5] |
Видимый размер (V) | 11,2 ′ × 6,9 ′ [2] |
Примечательные особенности | Взаимодействие с NGC 5195 [6] |
Другие обозначения | |
Галактика со знаком вопроса, [2] Галактика Росса, [2] M 51a, [2] NGC 5194, [2] UGC 8493, [2] PGC 47404, [2] VV 001a, [2] VV 403, [2] Arp 85, [2] GC 3572 [2] |
Галактика Водоворот , также известная как Мессье 51a ( M51a ) или NGC 5194 , является взаимодействующей спиральной галактикой грандиозного дизайна с активным ядром Сейферта 2. [ 6] [7] [8] Она расположена в созвездии Гончих Псов и была первой галактикой, классифицированной как спиральная галактика. [9] Она находится на расстоянии 31 миллиона световых лет (9,5 мегапарсеков/Мпк) от нас и имеет диаметр 23,58 килопарсеков (76 900 световых лет). [2] [10]
Галактика и ее компаньон, NGC 5195 , [11] легко наблюдаются астрономами-любителями , и обе галактики можно увидеть в бинокль . [12] Галактика Водоворот широко наблюдалась профессиональными астрономами, которые изучали ее и ее пару с карликовой галактикой NGC 5195, чтобы понять структуру галактики (особенно структуру, связанную со спиральными рукавами ) и взаимодействие галактик. Ее пара с NGC 5195 является одной из самых известных и относительно близких взаимодействующих систем, и, таким образом, является любимым объектом моделей взаимодействия галактик.
[13] Уильям Парсонс, 3-й граф Росс , используя 72-дюймовый (1,8 м) рефлекторный телескоп в замке Бирр , Ирландия, обнаружил, что Водоворот обладает спиральной структурой , первой известной «туманностью», имеющей ее. [14] Эти « спиральные туманности » не были признаны галактиками, пока Эдвин Хаббл не смог наблюдать переменные цефеиды в некоторых из этих спиральных туманностей, что предоставило доказательства того, что они находятся так далеко, что должны быть совершенно отдельными галактиками. Галактика Водоворот была открыта 13 октября 1773 года Шарлем Мессье во время поиска объектов, которые могли бы сбить с толку охотников за кометами. Позднее она была каталогизирована как M51 в списке астрономических объектов Мессье . [15]
Появление радиоастрономии и последующие радиоизображения M51 однозначно продемонстрировали, что Водоворот и его галактика-компаньон действительно взаимодействуют. Иногда обозначение M51 используется для обозначения пары галактик, в этом случае отдельные галактики могут называться M51a (NGC 5194) и M51b (NGC 5195).
Глубоко в созвездии Гончих Псов , M51 часто можно найти, найдя самую восточную звезду Большой Медведицы , Алькаид , и пройдя 3,5° к юго-западу. Его склонение составляет, округленно, +47°, что делает его циркумполярным (никогда не заходящим) для наблюдателей выше 43-й параллели северной широты ; [a] он достигает большой высоты по всему этому полушарию, что делает его доступным объектом с ранних часов ноября до конца мая, после чего наблюдение становится более случайным в умеренных широтах с восходящим солнцем (из-за того, что Солнце приближается к своему прямому восхождению и удаляется от него , в частности, фигурируя в Близнецах , чуть севернее).
M51 можно увидеть в бинокль в условиях темного неба, и его можно разрешить в деталях с помощью современных любительских телескопов. [12] При наблюдении через 100-миллиметровый телескоп видны основные очертания M51 (ограниченные 5×6') и его компаньона. Под темным небом и с умеренным окуляром через 150-миллиметровый телескоп можно обнаружить внутреннюю спиральную структуру M51. С более крупными (>300 мм) инструментами в условиях темного неба видны различные спиральные полосы с видимыми областями HII , и можно увидеть, что M51 прикреплена к M51B .
Как это обычно бывает с галактиками, истинный масштаб ее структуры можно узнать только изучая фотографии; длительные выдержки показывают большую туманность, простирающуюся за пределы видимого кругового вида. В 1984 году благодаря высокоскоростному детектору — так называемой системе подсчета фотонов изображения (IPCS), — разработанной совместно Лабораторией космической астрономии CNRS (LAS-CNRS) и Обсерваторией Верхнего Прованса (OHP), а также особенно хорошей видимости, которую обеспечивал 3,60-метровый кассегреновский телескоп Канада-Франция-Гавайи (CFHT) на вершине Мауна-Кеа на Гавайях, Хуа и др. обнаружили двойной компонент самого ядра галактики Водоворот. [16] [ необходима полная цитата ]
В январе 2005 года проект «Наследие Хаббла» создал составное изображение M51 размером 11 477 × 7 965 пикселей (показано в информационном поле выше) с помощью инструмента ACS телескопа «Хаббл» . Изображение выделяет спиральные рукава галактики и показывает детали некоторых структур внутри рукавов. [17]
Галактика Водоворот находится на расстоянии от 23 [2] до 31 миллиона световых лет от Земли. [18] Согласно измерениям 1991 года Третьего справочного каталога ярких галактик с использованием изофоты D 25 в диапазоне B, галактика Водоворот имеет диаметр 23,58 килопарсека (76 900 световых лет ). [2] [5] В целом галактика составляет около 88% размера Млечного Пути . [19] [20] [21] Ее масса оценивается в 160 миллиардов солнечных масс, [22] или около 10,3% массы галактики Млечный Путь. Считается, что ее возраст составляет около 400 миллионов лет.
Черная дыра , которая когда-то считалась окруженной кольцом пыли, но теперь считается частично закрытой пылью, находится в центре спирали. Пара ионизационных конусов простирается от активного галактического ядра. [23]
Галактика Водоворот имеет два очень заметных спиральных рукава, которые закручиваются по часовой стрелке. Один рукав значительно отклоняется от постоянного угла. [24] Считается, что выраженная спиральная структура галактики Водоворот является результатом тесного взаимодействия между ней и ее сопутствующей галактикой NGC 5195, которая могла пройти через главный диск M51 примерно 500–600 миллионов лет назад. В этом предлагаемом сценарии NGC 5195 пришла из-за M51 через диск к наблюдателю и совершила еще одно пересечение диска совсем недавно, 50–100 миллионов лет назад, пока не оказалась там, где мы ее наблюдаем сейчас, немного позади M51. [25]
В результате взаимодействия галактики Водоворот с NGC 5195 были созданы различные приливные образования. Самым крупным из этих образований является так называемый Северо-Западный шлейф, который простирается на 43 килопарсека (140 000 световых лет ) от центра галактики. Этот шлейф однороден по цвету и, вероятно, возник из самой галактики Водоворот из-за наличия диффузного газа. Рядом с ним находятся два других шлейфа, которые имеют немного более голубой цвет, называемые Западными шлейфами из-за их местоположения. [26]
В 2015 году исследование обнаружило две новые приливные особенности, вызванные взаимодействием между галактикой Водоворот и NGC 5195, «северо-восточный шлейф» и «южный шлейф». Исследование отмечает, что моделирование, которое учитывает только один проход NGC 5195 в галактику Водоворот, не сможет создать аналог северо-восточного хвоста. [26] Напротив, моделирование множественных проходов, выполненное Сало и Лаурикайненом и др., воспроизводит северо-восточный шлейф. [25] [26]
Центральная область M51, по-видимому, переживает период усиленного звездообразования. Текущая эффективность звездообразования, определяемая как отношение массы новых звезд к массе звездообразующего газа, составляет всего ~1%, что вполне сопоставимо с глобальным значением для Млечного Пути и других галактик. Предполагается, что нынешняя высокая скорость звездообразования может продлиться не более 100 миллионов лет или около того. [27] Аналогичным образом спиральные рукава испытывают высокие уровни звездообразования, а также пространство вдоль рукавов. [28]
В галактике Водоворот были обнаружены три сверхновые : [29]
В 1994 году в галактике Водоворот наблюдалась SN 1994I . Она была классифицирована как тип Ic , что указывает на то, что ее звезда-прародитель была очень массивной и уже потеряла большую часть своей массы, а ее яркость достигла пика при видимой величине 12,91. [30]
В июне 2005 года в галактике Водоворот наблюдалась сверхновая II типа SN 2005cs , достигшая видимой звездной величины 14. [31] [32]
31 мая 2011 года в галактике Водоворот была обнаружена сверхновая II типа , достигшая пика при звездной величине 12,1. [33] Эта сверхновая, обозначенная как SN 2011dh , показала спектр, намного более синий, чем обычно, с профилями P Cygni , которые указывают на быстро расширяющуюся материю, в ее водородно-бальмеровских линиях . [34] Прародитель, вероятно, был желтым сверхгигантом [35] , а не красным или синим сверхгигантом , которые считаются наиболее распространенными прародителями сверхновых.
22 января 2019 года в Мессье 51 была обнаружена сверхновая-самозванец , обозначенная как AT 2019abn. [36] Позднее транзиент был идентифицирован как светящаяся красная новая . Звезда-прародитель была обнаружена на архивных инфракрасных снимках космического телескопа Spitzer . На архивных снимках Hubble в месте транзиента не было видно ни одного объекта , что указывает на то, что звезда-прародитель была сильно заслонена межзвездной пылью . 2019abn достигла пика при звездной величине 17, достигнув собственной яркости . [ 37]
В сентябре 2020 года было объявлено об обнаружении рентгеновской обсерваторией Чандра [38] кандидата на экзопланету , названного M51-ULS-1b , вращающегося вокруг массивной рентгеновской двойной звезды M51-ULS-1 в этой галактике. Если это подтвердится, это будет первый известный случай внегалактической планеты : планеты за пределами Млечного Пути . Кандидат на планету был обнаружен по затмениям рентгеновского источника ( XRS), который состоит из звездного остатка ( нейтронной звезды или черной дыры ) и массивной звезды, вероятно, сверхгиганта B-типа . Планета будет немного меньше Сатурна и будет находиться на орбите на расстоянии нескольких десятков астрономических единиц . [39] [40]
NGC 5195 (также известная как Messier 51b или M51b) — карликовая галактика, которая взаимодействует с галактикой Водоворот (также известной как M51a или NGC 5194). Обе галактики находятся в созвездии Гончих Псов, на расстоянии около 31 миллиона световых лет. Эти две галактики входят в число наиболее изученных пар взаимодействующих галактик.
Галактика Водоворот — самая яркая галактика в группе M51 , небольшой группе галактик , которая также включает M63 ( галактику Подсолнух ), NGC 5023 и NGC 5229. [ 41] [42] [43] [44] Эта небольшая группа на самом деле может быть субскоплением на юго-восточном конце большой вытянутой группы, которая включает группу M101 и группу NGC 5866 , хотя большинство методов идентификации групп и каталогов идентифицируют эти три группы как отдельные сущности. [45]
Шарлем Мессье в 1773 году, M51 расположена в 31 миллионе световых лет от Земли в созвездии Гончих Псов.