Галактика Треугольника — спиральная галактика в 2,73 миллионах световых лет (ly) от Земли в созвездии Треугольника . Она занесена в каталог как Мессье 33 или NGC ( Новый общий каталог) 598. С изофотным диаметром D 25 18,74 килопарсека (61 100 световых лет ) галактика Треугольника является третьим по величине членом Местной группы галактик после галактики Андромеды и Млечного Пути .
Галактика является второй по величине спиральной галактикой в Местной группе после Большого Магелланова Облака , которое является спиральной галактикой Магелланового типа . [7] Считается, что она является спутником Галактики Андромеды или находится на пути к ней из-за их взаимодействий, скоростей [8] и близости друг к другу в ночном небе. Она также имеет ядро H II . [9]
Галактика получила свое название от созвездия Треугольника , где ее можно увидеть.
Иногда в некоторых астрономических справочниках, [10] в некоторых программах для компьютерных телескопов и на некоторых общедоступных веб-сайтах ее неофициально называют « Галактикой Вертушка ». [11] Однако, профессиональная база данных SIMBAD Astronomical Database собирает официальные обозначения астрономических объектов и указывает, что Галактика Вертушка относится к Мессье 101, [12] которую несколько любительских астрономических ресурсов, включая общедоступные веб-сайты, идентифицируют под этим именем, и которая находится в пределах Большой Медведицы . [13]
При исключительно хороших условиях наблюдения без светового загрязнения галактику Треугольника могут увидеть некоторые люди с полностью адаптированным к темноте невооруженным глазом ; [14] для этих наблюдателей это самая далекая постоянная сущность, видимая без увеличения, находясь примерно в полтора раза дальше, чем Мессье 31, галактика Андромеды. [15] [16] Это скорее диффузный или протяженный объект, чем звездообразная точка, даже без увеличения из-за его физических размеров.
Его наблюдаемость без оптических средств варьируется от относительно легкой видимости для людей, использующих прямое зрение в отдаленных сельских районах под темным, ясным, прозрачным небом, до необходимости использования бокового зрения для наблюдателей в местах за пределами пригородов в неглубоких сельских районах при хороших условиях видимости. [14] Это один из эталонных объектов шкалы темного неба Бортла .
Крамей показал, что хотя общая видимая величина V M33 составляет 5,72, ее эффективная визуальная величина составляет приблизительно 6,6, а это означает, что предварительным условием видимости является то, что наблюдатель может видеть звезды, по крайней мере, такие же слабые, как эта последняя цифра. [17] Это слабее, чем многие люди способны видеть, даже в очень темном месте. [18]
Галактика Треугольника, вероятно, была открыта итальянским астрономом Джованни Баттиста Годиерна до 1654 года. В своей работе De systemate orbis cometici; deque admirandis coeli caracteribus («О систематике кометной орбиты и о достойных восхищения объектах неба») он описал ее как облачную туманность или затенение и дал загадочное описание «около Треугольника hinc inde ». Это относится к созвездию Треугольника как паре треугольников. Величина объекта соответствует M33, поэтому, скорее всего, это ссылка на галактику Треугольника. [19]
Галактика была независимо открыта Шарлем Мессье в ночь с 25 на 26 августа 1764 года. Она была опубликована в его «Каталоге туманностей и звездных скоплений » (1771) как объект под номером 33; отсюда и название M33. [20] Когда Уильям Гершель составлял свой обширный каталог туманностей, он был осторожен, чтобы не включить в него большинство объектов, идентифицированных Мессье. [21] Однако M33 была исключением, и он каталогизировал этот объект 11 сентября 1784 года как H V-17. [22]
Гершель также каталогизировал самую яркую и крупную область H II Галактики Треугольника (диффузная эмиссионная туманность , содержащая ионизированный водород ) как H III.150 отдельно от самой галактики; туманность в конечном итоге получила номер NGC 604. Если смотреть с Земли, NGC 604 расположена к северо-востоку от центрального ядра галактики. Это одна из крупнейших известных областей H II, с диаметром почти 1500 световых лет и спектром , похожим на спектр туманности Ориона . Гершель также отметил три других меньших области H II (NGC 588, 592 и 595).
Это была одна из первых « спиральных туманностей », идентифицированных как таковая лордом Россом в 1850 году. В 1922–23 годах Джон Чарльз Дункан и Макс Вольф обнаружили переменные звезды в туманностях. Эдвин Хаббл показал в 1926 году, что 35 из этих звезд были классическими цефеидами , что позволило ему оценить их расстояния. Результаты согласуются с концепцией спиральных туманностей, являющихся независимыми галактическими системами газа и пыли, а не просто туманностями в Млечном Пути. [23]
Галактика Треугольника является третьим по величине членом Местной группы галактик. Ее диаметр измеряется по стандарту D 25 — изофоте , где поверхностная яркость галактики достигает 25 зв. величин/сек2 дуги , что составляет около 18,74 килопарсеков (61 100 световых лет), [5] что делает ее примерно 70% размера Млечного Пути. Она может быть гравитационно связанным спутником Галактики Андромеды. Треугольник может быть домом для 40 миллиардов звезд, по сравнению с 400 миллиардами для Млечного Пути и 1 триллионом для Андромеды. [6]
Масса диска Треугольника оценивается в (3–6) × 10 9 солнечных масс , в то время как газовая составляющая составляет около 3,2 × 10 9 солнечных масс. Таким образом, общая масса всей барионной материи в галактике может составлять 10 10 солнечных масс. Вклад компонента темной материи в радиусе 55 × 10 3 световых лет (17 кпк) эквивалентен примерно 5 × 10 10 солнечных масс. [4]
Оценки расстояния от Млечного Пути до Галактики Треугольника варьируются от 2380 × 10 3 до 3070 × 10 3 световых лет (от 730 до 940 килопарсеков ) (или от 2,38 до 3,07 миллионов световых лет ), при этом большинство оценок с 2000 года лежат в средней части этого диапазона [25] [26], что делает ее немного более удаленной, чем Галактика Андромеды ( на 2 540 000 световых лет ). Для измерения расстояний до M 33 использовались по крайней мере три метода. Используя метод переменных цефеид , в 2004 году была получена оценка 2770 × 10 3 ± 130 × 10 3 световых лет (849 ± 40 кпк). [27] [28] В том же году метод вершины ветви красных гигантов (TRGB) был использован для получения оценки расстояния 2590 × 10 3 ± 80 × 10 3 световых лет (794 ± 25 кпк). [29] Галактика Треугольника находится примерно в 750 000 световых лет от Галактики Андромеды. [30]
В 2006 году группа астрономов объявила об открытии затменной двойной звезды в галактике Треугольника. Изучая затмения звезд, астрономы смогли измерить их размеры. Зная размеры и температуру звезд, они смогли измерить абсолютную величину звезд. Когда визуальная и абсолютная величины известны, можно измерить расстояние до звезды. Звезды находятся на расстоянии 3070 × 10 3 ± 240 × 10 3 световых лет (941 ± 74 кпк). [25] Среднее значение 102 оценок расстояния, опубликованных с 1987 года, дает модуль расстояния 24,69 или 0,883 Мпк (2 878 000 световых лет). [31]
Галактика Треугольника является источником мазерного излучения H 2 O. [32] В 2005 году, используя наблюдения двух водяных мазеров на противоположных сторонах Треугольника с помощью VLBA , исследователи впервые смогли оценить угловое вращение и собственное движение Треугольника. Была вычислена скорость 190 ± 60 км/с относительно Млечного Пути, что означает, что Треугольник движется к галактике Андромеды , и предполагает, что он может быть спутником более крупной галактики (в зависимости от их относительных расстояний и пределов погрешности). [8]
В 2004 году было объявлено о наличии сгустков водорода, связывающих галактику Андромеды с Треугольником, что говорит о том, что в прошлом они могли приливно взаимодействовать. Это открытие было подтверждено в 2011 году. [33] Расстояние между ними менее 300 килопарсеков подтверждает эту гипотезу. [34]
Карликовая галактика в созвездии Рыб (LGS 3), одна из небольших галактик-членов Местной группы, расположена на расстоянии 2022 × 10 3 световых лет (620 кпк) от Солнца. Она находится в 20° от галактики Андромеды и в 11° от галактики Треугольника. Поскольку LGS 3 находится на расстоянии 913 × 10 3 световых лет (280 кпк) от обеих галактик, она может быть галактикой-спутником либо Андромеды, либо Треугольника. LGS 3 имеет радиус ядра 483 световых лет (148 пк) и 2,6 × 10 7 солнечных масс. [35]
Рыбы VII/Треугольник (Три) III могут быть еще одним спутником Треугольника. [36]
В пересмотренной французским астрономом Жераром де Вокулером системе морфологической классификации галактик Хаббла Сэндиджа (VRHS) галактика Треугольника классифицируется как тип SA(s)cd. Префикс S указывает на то, что это дискообразная галактика с заметными рукавами газа и пыли, которые по спирали исходят из ядра — то, что обычно называют спиральной галактикой . A присваивается, когда ядро галактики не имеет структуры в форме перемычки, в отличие от спиральных галактик с перемычкой класса SB . Обозначение "(s)" американского астронома Аллана Сэндиджа используется, когда спиральные рукава выходят непосредственно из ядра или центральной перемычки, а не из внутреннего кольца, как в галактике типа (r). Наконец, суффикс cd представляет собой стадию вдоль спиральной последовательности, которая описывает открытость рукавов. Рейтинг cd указывает на относительно слабо закрученные рукава. [37]
Эта галактика имеет наклон 54° к линии зрения с Земли, что позволяет исследовать структуру без значительных помех со стороны газа и пыли. [38] [39] Диск галактики Треугольника выглядит искривленным до радиуса около 8 кпк. Галактику может окружать гало, но у ядра нет выпуклости. [40] Это изолированная галактика, и нет никаких признаков недавних слияний или взаимодействий с другими галактиками, [39] и у нее отсутствуют карликовые сфероидальные или приливные хвосты, связанные с Млечным Путем. [41]
Треугольник классифицируется как не имеющий перемычки, но анализ формы галактики показывает, что вокруг ядра галактики может быть слабая перемычка. Радиальная протяженность этой структуры составляет около 0,8 кпк. [42]
Ядро этой галактики является областью H II [32] и содержит сверхъяркий рентгеновский источник с излучением 1,2 × 10 39 эрг с −1 , который является самым ярким источником рентгеновского излучения в Местной группе галактик. Этот источник модулируется на 20% в течение 106-дневного цикла. [43] Однако ядро, по-видимому, не содержит сверхмассивной черной дыры , поскольку на основе моделей и данных космического телескопа Хаббла (HST) установлено наилучшее значение нулевой массы и верхний предел 1500 M ☉ для массы центральной черной дыры . [44] Это значительно ниже массы, ожидаемой из дисперсии скоростей ядра, и намного ниже любой массы, предсказанной из кинематики диска. [44] Это может указывать на то, что сверхмассивные черные дыры связаны только с галактическими балджами, а не с их дисками. [44] Если предположить, что верхний предел центральной черной дыры верен, то это будет скорее черная дыра промежуточной массы .
Внутренняя часть галактики имеет два светящихся спиральных рукава, а также несколько отрогов, которые соединяют внутренние и внешние спиральные образования. [38] [39] Главные рукава обозначены как IN (север) и IS (юг). [45]
В центральной области 4′ этой галактики атомарный газ эффективно преобразуется в молекулярный газ, что приводит к сильному спектральному излучению CO . Этот эффект возникает, когда гигантские молекулярные облака конденсируются из окружающей межзвездной среды . Похожий процесс происходит за пределами центральной области 4′, но с менее эффективной скоростью. Около 10% газового содержания в этой галактике находится в молекулярной форме. [38] [39]
Звездообразование происходит со скоростью, которая сильно коррелирует с локальной плотностью газа, и скорость на единицу площади выше, чем в соседней Галактике Андромеды . (Скорость звездообразования составляет около 3,4 солнечных масс Гр −1 пк −2 в Галактике Треугольника, по сравнению с 0,74 в Андромеде. [46] ) Общая интегрированная скорость звездообразования в Галактике Треугольника составляет около 0,45 ± 0,1 солнечных масс в год . Неясно, уменьшается ли эта чистая скорость в настоящее время или остается постоянной. [38] [39]
На основе анализа химического состава этой галактики, она, по-видимому, разделена на два отдельных компонента с разной историей. Внутренний диск в радиусе 30 × 10 3 световых лет (9 кпк) имеет типичный градиент состава, который линейно уменьшается от ядра. За пределами этого радиуса, примерно до 82 × 10 3 световых лет (25 кпк), градиент гораздо более плоский. Это предполагает различную историю звездообразования между внутренним диском и внешним диском и гало и может быть объяснено сценарием формирования галактики «изнутри-наружу». [40] Это происходит, когда газ накапливается на больших радиусах позже в жизненном пространстве галактики, в то время как газ в ядре истощается. Результатом является уменьшение среднего возраста звезд с увеличением радиуса от ядра галактики. [47]
Используя инфракрасные наблюдения с помощью космического телескопа Spitzer , по состоянию на 2007 год было каталогизировано в общей сложности 515 отдельных потенциальных источников излучения 24 мкм в галактике Треугольника. Самые яркие источники находятся в центральной области галактики и вдоль спиральных рукавов.
Многие из источников излучения связаны с областями звездообразования H II . [48] Четыре самые яркие области HII обозначены как NGC 588 , NGC 592 , NGC 595 и NGC 604. Эти области связаны с молекулярными облаками , содержащими (1,2–4) × 10 5 солнечных масс. Самая яркая из этих областей, NGC 604, могла претерпеть дискретную вспышку звездообразования около трех миллионов лет назад. [49] Эта туманность является второй по яркости областью HII в Местной группе галактик, в (4,5 ± 1,5) × 10 7 раз превышающей светимость Солнца . [46] Другие известные области HII в Треугольнике включают IC 132, IC 133 и IK 53. [45]
Северный главный спиральный рукав содержит четыре крупных региона HII , в то время как южный рукав имеет большую концентрацию молодых, горячих звезд. [45] Оценочная скорость взрывов сверхновых в Галактике Треугольника составляет 0,06 типа Ia и 0,62 типа Ib / типа II в столетие. Это эквивалентно взрыву сверхновой каждые 147 лет, в среднем. [50] По состоянию на 2008 год в Галактике Треугольника было идентифицировано в общей сложности 100 остатков сверхновых , [51] большинство из которых находятся в южной половине спиральной галактики. Аналогичные асимметрии существуют для регионов HI и H II, а также очень яркие концентрации массивных звезд типа O. Центр распределения этих особенностей смещен примерно на две угловые минуты к юго-западу. [45] M33 является местной галактикой, Центральное бюро астрономических телеграмм (CBAT) отслеживает новые в ней вместе с M31 и M81 . [52]
В этой галактике было идентифицировано около 54 шаровых скоплений , но фактическое число может быть 122 или больше. [41] Подтвержденные скопления могут быть на несколько миллиардов лет моложе шаровых скоплений в Млечном Пути, и образование скоплений, по-видимому, увеличилось за последние 100 миллионов лет. Это увеличение коррелирует с притоком газа в центр галактики. Ультрафиолетовое излучение массивных звезд в этой галактике соответствует уровню подобных звезд в Большом Магеллановом Облаке . [53]
В 2007 году в этой галактике с использованием данных рентгеновской обсерватории Чандра была обнаружена черная дыра, масса которой составляет около 15,7 массы Солнца . Черная дыра, названная M33 X-7 , вращается вокруг звезды-компаньона, которую она затмевает каждые 3,5 дня. Это самая большая известная черная дыра звездной массы . [54] [55]
В отличие от галактик Млечный Путь и Андромеда, Галактика Треугольника, по-видимому, не имеет сверхмассивной черной дыры в своем центре. [56] Это может быть связано с тем, что масса центральной сверхмассивной черной дыры галактики коррелирует с размером центрального балджа галактики , и в отличие от Млечного Пути и Андромеды, Галактика Треугольника является чисто дисковой галактикой без балджа. [44]
Как упоминалось выше, M33 связана с M31 несколькими потоками нейтрального водорода [57] и звездами [57] , что предполагает, что в прошлом взаимодействие между этими двумя галактиками имело место от 2 до 8 миллиардов лет назад [58] [59] , и более интенсивное столкновение произойдет через 2,5 миллиарда лет в будущем. [57]
Судьба M33 была неопределенной в 2009 году, за исключением, по-видимому, связанной с его более крупным соседом M31. Предлагаемые сценарии включают разрыв на части и поглощение более крупным компаньоном, подпитку последнего водородом для образования новых звезд; в конечном итоге истощение всего его газа и, таким образом, способность образовывать новые звезды; [60] или участие в столкновении между Млечным Путем и M31 , вероятно, в конечном итоге вращение на орбите продукта слияния и слияние с ним гораздо позже. Две другие возможности - столкновение с Млечным Путем до прибытия галактики Андромеды или выброс из Местной группы. [61] Астрометрические данные Gaia появляются в 2019 году, чтобы исключить возможность того, что M33 и M31 находятся на орбите. Если они верны, M33 находится на своем первом падении непосредственно в галактику Андромеды (M31). [62]