Andromeda má izofotální průměr D25 přibližně 46,56 kiloparseku (152 000 světelných let) a nachází se přibližně 765 kpc (2,5 milionu světelných let) od Země. To je v kosmických měřítkách dost blízko na to, aby ji perský astronom zaznamenal pouhým okem celá staletí předtím, než vznikly dalekohledy — a zároveň dost daleko na to, že přesné určení vzdálenosti trvalo celé století za pomoci nejlepších astronomických přístrojů.
Andromeda je nejbližší velkou galaxií Mléčné dráhy a nestojí na místě. Zmenšuje vzdálenost mezi námi, a dlouho poté, co všichni, kdo si tento text čtou, budou pryč, se obě galaxie mají spojit v jednu.
Mlhovina zaznamenaná před tisíci lety
Kolem roku 964 n. l. perský astronom Abd al-Rahmán as-Súfí popsal galaxii Andromeda ve své Knize stálic jako „mlhavou skvrnu" nebo „malý oblak". Byla to první historická zmínka o galaxii Andromeda a nejstarší známá zmínka o jiné galaxii než Mléčné dráze — zaznamenaná někým, kdo neměl vůbec žádnou možnost vědět, že jde o galaxii, natož o galaxii vzdálenou přes dva miliony světelných let.
Téměř tisíc let po as-Súfím nikdo nedokázal říct, čím ta skvrna vlastně byla. Byl to blízký oblak plynu uvnitř Mléčné dráhy, nebo něco úplně jiného, ležícího nemožně daleko za ní? Zodpovězení této otázky se stalo jedním z určujících sporů astronomie 20. století.
Debata, která rozdělila americkou astronomii
Myšlenka, že za Mléčnou dráhou existují další galaxie, byla na začátku 20. století natolik kontroverzní, že vedla k takzvané „velké debatě Shapleyho a Curtise", v níž astronomové Harlow Shapley a Heber Doust Curtis 26. dubna 1920 na půdě Národní akademie věd diskutovali o povaze „mlhovin" a velikosti Mléčné dráhy. Shapley se domníval, že Mléčná dráha je celým vesmírem; Curtis tvrdil, že mlhavé skvrny jako Andromeda jsou samostatnými „ostrovními vesmíry" ležícími zcela mimo ni.
Curtis měl důkazy, byť nedokonalé. V roce 1917 pozoroval v Andromedě novu. Po prostudování fotografických záznamů bylo objeveno dalších 11 nov a Curtis si všiml, že tyto novy byly v průměru o 10 magnitud slabší než ty, které se objevovaly jinde na obloze. Na základě toho dokázal odhadnout vzdálenost na 500 000 sv. let (32 miliard AU) — obrovskou vzdálenost na svou dobu, byť se později ukázalo, že jde o méně než čtvrtinu skutečné hodnoty.
Dalekohled, který věc rozhodl
K rozhodnutí debaty Shapleyho a Curtise byl zapotřebí větší dalekohled, a ten se objevil. Pozorování Edwina Hubbla, provedená v roce 1924 pomocí nedávno dokončeného 100palcového Hookerova dalekohledu, přesvědčivě prokázala, že tyto mlhoviny jsou příliš vzdálené na to, aby byly součástí Mléčné dráhy, a že jde ve skutečnosti o celé galaxie ležící mimo Mléčnou dráhu. Curtis měl s „ostrovními vesmíry" pravdu; chyběl mu jen přístroj, který by to definitivně dokázal.
Hubblova metoda se opírala o proměnné hvězdy typu cefeida, jejichž jasnost pulzuje v rytmu přímo souvisejícím s jejich skutečnou svítivostí, což astronomům umožňuje vypočítat, jak daleko musí být, aby se jevily tak slabé, jak se jeví. Šlo o průlom — ale ne o poslední slovo ohledně vzdálenosti Andromedy, protože samotná metoda měla ještě skrytou chybu.
Proč se vzdálenost stále zdvojnásobovala
Odhadovaná vzdálenost galaxie Andromeda od té naší se v roce 1953 zdvojnásobila poté, co se zjistilo, že existuje druhý, slabší typ proměnné hvězdy typu cefeida. Astronomové zaměňovali dva různé druhy cefeid s odlišnými pravidly jasnosti, což znamenalo, že každá vzdálenost z nich vypočtená, včetně Hubblovy, byla přibližně dvakrát podhodnocená. Andromeda se nikam nehnula — přehodnoceno bylo měřítko, kterým byla měřena.
Pozdější techniky dospěly k moderní hodnotě zcela odlišnými cestami. Metoda proměnných cefeid z roku 2004 odhadla vzdálenost na 2,51 ± 0,13 milionu světelných let (770 ± 40 kpc). Poté byla v roce 2005 v galaxii Andromeda objevena zákrytová dvojhvězda. Tyto hvězdy leží ve vzdálenosti 2,52 ± 0,14 milionu sv. let (159,4 ± 8,9 miliardy AU) a celá galaxie Andromeda přibližně 2,5 milionu sv. let (160 miliard AU). Dvě nezávislé metody, pulzující hvězdy a zákrytové dvojhvězdy, dospěly téměř ke stejné hodnotě — těsná shoda navzdory propasti 2,5 milionu světelných let.
Příčka skrytá na očích
Astronomové po celá desetiletí popisovali Andromedu jako jednoduchou spirálu, podobnou učebnicovým ilustracím Mléčné dráhy. Infračervená data z přehlídky 2MASS a vesmírného dalekohledu Spitzer ukázala, že Andromeda je ve skutečnosti spirální galaxie s příčkou, podobně jako Mléčná dráha, přičemž hlavní osa příčky Andromedy je orientována o 55 stupňů proti směru hodinových ručiček od hlavní osy disku. Viditelné světlo příčku skrývalo za prachem a záři disku; teprve infračervené přístroje, které vidí skrze tento zastírající prach, odhalily strukturu ukrytou pod povrchem.
Rozdělené jádro s černou dírou uvnitř
Přiblížíme-li se k centru Andromedy, struktura se stává ještě podivnější. Jádro se skládá ze dvou koncentrací oddělených vzdáleností 1,5 pc (4,9 sv. roku). Slabší z koncentrací, P2, leží ve skutečném středu galaxie a obsahuje vnořenou hvězdokupu nazvanou P3, obsahující mnoho v ultrafialovém oboru jasných hvězd typu A a supermasivní černou díru nazvanou M31*. Namísto jednoho jasného jádra vypadá centrum Andromedy jako dvě, a právě to slabší z dvojice skutečně vyznačuje gravitační střed galaxie a hostí její centrální černou díru.
.jpg){kind=link}
Miliony hvězd namačkané v jedné kupě
Vnější oblasti Andromedy mají vlastní rekordy. S galaxií Andromeda je spojováno přibližně 460 kulových hvězdokup. Nejhmotnější z těchto kup, označovaná jako Mayall II a přezdívaná Globular One, má vyšší svítivost než jakákoli jiná známá kulová hvězdokupa v Místní skupině galaxií. Obsahuje několik milionů hvězd a je přibližně dvakrát svítivější než Omega Centauri, nejjasnější známá kulová hvězdokupa v Mléčné dráze. Kupa svítivější než cokoli, co může nabídnout samotná Mléčná dráha, tiše sídlící v halu Andromedy, snadno unikne pozornosti vedle proslulejších rysů galaxie.
Malí společníci s velmi odlišnými osudy
Stejně jako Mléčná dráha má i galaxie Andromeda menší satelitní galaxie — přes 20 známých trpasličích galaxií. Nejznámějšími a nejsnáze pozorovatelnými satelitními galaxiemi jsou M32 a M110. Obě jsou vidět v dalekohledu vedle samotné Andromedy, ale vyprávějí velmi odlišné příběhy o tom, co se stane s malou galaxií, která se přiblíží příliš blízko velké.
M32 mohla být kdysi větší galaxií, které M31 odstranila hvězdný disk a která v jádrové oblasti prošla prudkým nárůstem tvorby hvězd, jenž trval až do relativně nedávné minulosti. Její sousedka dopadla jinak: na rozdíl od M32 nemá Messier 110 žádné důkazy o supermasivní černé díře ve svém středu. Jeden satelit byl ošlehán na kompaktní pozůstatek poznamenaný tvorbou hvězd; druhý nevykazuje žádné známky centrální černé díry, jakou mají Andromeda i M32.
.jpg){kind=link}
Skupina, kterou pojmenoval Hubble
Andromeda a Mléčná dráha nejsou izolované ani navzájem, ani od širšího okolí. Pojem „Místní skupina" zavedl Edwin Hubble v šesté kapitole své knihy z roku 1936 The Realm of the Nebulae. Popsal ji tam jako „typickou malou skupinu mlhovin izolovanou v obecném poli" a vyjmenoval její členy podle klesající svítivosti: M31, Mléčná dráha, M33, Velké Magellanovo mračno, Malé Magellanovo mračno, M32, NGC 205, NGC 6822, NGC 185, IC 1613 a NGC 147. Tentýž astronom, který dokázal, že Andromeda je samostatnou galaxií, dal jméno i malé skupině galaxií, do níž patří — přičemž Andromeda sama vede jeho vlastní žebříček svítivosti.
Na kolizním kurzu
Sousedství v rámci téže malé skupiny má svůj důsledek: gravitace přitahuje Andromedu a Mléčnou dráhu k sobě. Srážka Andromedy s Mléčnou dráhou je galaktická kolize, k níž by mohlo dojít přibližně za 4,5 miliardy let mezi dvěma největšími galaxiemi Místní skupiny. Galaxie Andromeda se k Mléčné dráze přibližuje rychlostí zhruba 110 kilometrů za sekundu (68,4 míle/s), jak naznačuje modrý posuv — vzácný jev mezi vzdálenými galaxiemi, z nichž většina vykazuje rudý posuv, jak se vesmír kolem nás rozpíná.
Toto přibližování zní znepokojivě, ale srážka nebude vypadat jako dopravní nehoda. Zatímco galaxie Andromeda obsahuje přibližně 1 bilion (10^12) hvězd a Mléčná dráha přibližně 300 miliard (3×10^11), pravděpodobnost, že se srazí byť jen dvě hvězdy, je vzhledem k obrovským vzdálenostem mezi hvězdami zanedbatelná. Biliony hvězd projdou vzájemným územím, aniž by se cokoli skutečně dotklo, protože i přeplněná galaxie je, hvězda po hvězdě, převážně prázdný prostor.
Jedinou dramatickou výjimkou jsou černé díry v jádru obou galaxií, včetně vlastní M31* Andromedy. Plyn pohlcený sloučenou černou dírou by mohl vytvořit zářivý kvazar nebo aktivní galaktické jádro, uvolňující tolik energie jako 100 milionů výbuchů supernov. Vše ostatní na tomto splynutí bude tichým, milion let trvajícím unášením hvězd míjejících se navzájem; skutečný ohňostroj se odehraje právě u černých děr.