Andromedan D25-isofoottihalkaisija on noin 46,56 kiloparsekkia (152 000 valovuotta), ja se sijaitsee noin 765 kpc:n (2,5 miljoonan valovuoden) päässä Maasta. Se on kosmisessa mittakaavassa riittävän lähellä, että persialainen tähtitieteilijä pystyi havaitsemaan sen paljain silmin vuosisatoja ennen kaukoputkien keksimistä — ja riittävän kaukana, että tarkan etäisyyden selvittäminen vaati vuosisadan verran tähtitieteen parhaita instrumentteja.
Andromeda on Linnunradan lähin suuri naapurigalaksi, eikä se pysy paikallaan. Se lähestyy meitä, ja kauan sen jälkeen, kun kaikki tämän tekstin lukijat ovat poissa, nämä kaksi galaksia ovat määrä sulautua yhdeksi.
Tuhat vuotta sitten kirjattu pilvi
Noin vuonna 964 jaa. persialainen tähtitieteilijä Abd al-Rahman al-Sufi kuvasi Andromedan galaksin Kiintotähtien kirjassaan "sumuiseksi läiskäksi" tai "pieneksi pilveksi". Se oli ensimmäinen historiallinen maininta Andromedan galaksista ja varhaisin tunnettu maininta muusta galaksista kuin Linnunradasta — kirjannut henkilö, jolla ei ollut mitään mahdollisuutta tietää, että kyseessä oli ylipäätään galaksi, saati sitten yli kahden miljoonan valovuoden päässä sijaitseva sellainen.
Lähes tuhannen vuoden ajan al-Sufin jälkeen kukaan ei osannut sanoa, mikä tuo läiskä todella oli. Oliko se lähellä oleva kaasupilvi Linnunradan sisällä, vai jotain aivan muuta, joka sijaitsi mahdottoman kaukana sen ulkopuolella? Tähän kysymykseen vastaaminen muodostui yhdeksi 20. vuosisadan tähtitieteen keskeisimmistä kiistoista.
Väittely, joka jakoi amerikkalaisen tähtitieteen
Ajatus siitä, että galakseja on olemassa Linnunradan ulkopuolella, oli 20. vuosisadan alussa niin kiistanalainen, että se johti "Shapleyn ja Curtisin suureen väittelyyn", jossa tähtitieteilijät Harlow Shapley ja Heber Doust Curtis keskustelivat "sumujen" luonteesta ja Linnunradan koosta National Academy of Sciencesissa 26. huhtikuuta 1920. Shapley uskoi, että Linnunrata oli koko maailmankaikkeus; Curtis väitti, että sumeat läiskät kuten Andromeda olivat erillisiä "saarimaailmankaikkeuksia" kokonaan sen ulkopuolella.
Curtisilla oli todisteita, joskin epätäydellisiä. Vuonna 1917 hän havaitsi novan Andromedassa. Valokuva-aineiston läpikäynnin jälkeen löytyi 11 novaa lisää, ja Curtis huomasi, että nämä novat olivat keskimäärin 10 magnitudia himmeämpiä kuin muualla taivaalla esiintyneet. Tämän ansiosta hän pystyi arvioimaan etäisyydeksi 500 000 valovuotta (32 miljardia AU) — valtava etäisyys aikansa mittapuulla, vaikka se osoittautuisikin myöhemmin alle neljäsosaksi todellisesta luvusta.
Kaukoputki, joka ratkaisi asian
Shapley–Curtis-väittelyn ratkaisemiseen tarvittiin suurempi kaukoputki, ja sellainen saatiin. Edwin Hubblen vuonna 1924 tekemät havainnot äskettäin valmistuneella 100-tuumaisella Hooker-kaukoputkella osoittivat kiistattomasti, että nämä sumut olivat aivan liian kaukana ollakseen osa Linnunrataa, ja että ne olivat itse asiassa kokonaisia galakseja Linnunradan ulkopuolella. Curtis oli ollut oikeassa "saarimaailmankaikkeuksista"; häneltä oli vain puuttunut väline sen lopulliseen todistamiseen.
Hubblen menetelmä perustui kefeidimuuttujiin, tähtiin, joiden kirkkaus sykkii rytmissä, joka liittyy suoraan niiden todelliseen luminositeettiin, minkä ansiosta tähtitieteilijät pystyivät laskemaan, kuinka kaukana niiden täytyi olla näyttääkseen niin himmeiltä kuin ne näyttivät. Se oli läpimurto — mutta ei viimeinen sana Andromedan etäisyydestä, sillä itse menetelmässä oli edelleen piilevä virhe.
Miksi etäisyys kaksinkertaistui yhä uudelleen
Andromedan galaksin arvioitu etäisyys omastamme kaksinkertaistui vuonna 1953, kun havaittiin, että olemassa on toinen, himmeämpi kefeidimuuttujien tyyppi. Tähtitieteilijät olivat sekoittaneet keskenään kahta erilaista kefeiditypiä, joilla oli erilaiset kirkkaussäännöt, mikä tarkoitti, että jokainen niistä laskettu etäisyys, mukaan lukien Hubblen laskema, oli ollut noin kaksinkertaisesti liian pieni. Andromeda ei liikkunut — sitä mitannut mittatikku kalibroitiin uudelleen.
Myöhemmät menetelmät päätyivät nykyiseen lukuun täysin eri suunnista. Vuoden 2004 kefeidimuuttujamenetelmä arvioi etäisyydeksi 2,51 ± 0,13 miljoonaa valovuotta (770 ± 40 kpc). Sitten vuonna 2005 Andromedan galaksista löydettiin pimennysmuuttuja kaksoistähti. Tähdet sijaitsevat 2,52 ± 0,14 miljoonan valovuoden (159,4 ± 8,9 miljardin AU:n) päässä, ja koko Andromedan galaksi noin 2,5 miljoonan valovuoden (160 miljardin AU:n) päässä. Kaksi toisistaan riippumatonta menetelmää, sykkivät tähdet ja pimennysmuuttujat, päätyivät lähes samaan lukuun — tiivis yhtäpitävyys 2,5 miljoonan valovuoden etäisyydellä.
Piiloutunut poikkitanko
Vuosikymmenten ajan tähtitieteilijät kuvasivat Andromedaa yksinkertaisena spiraaligalaksina, hyvin samankaltaisena kuin oppikirjojen kuvat Linnunradasta. 2MASS-kartoituksen ja Spitzer-avaruusteleskoopin infrapunadata osoittivat, että Andromeda on itse asiassa sauvaspiraaligalaksi, kuten Linnunratakin, ja että Andromedan poikkitangon pääakseli on suuntautunut 55 astetta vastapäivään levyn pääakseliin nähden. Näkyvä valo oli piilottanut poikkitangon pölyn ja levyn hehkun taakse; vasta infrapunalaitteet, jotka näkevät läpi tuon peittävän pölyn, paljastivat sen alla olevan rakenteen.
Kahtia jakautunut ydin, jonka sisällä on musta aukko
Kun Andromedan keskustaa tarkastellaan lähempää, rakenne muuttuu yhä oudommaksi. Ydin koostuu kahdesta keskittymästä, joiden välinen etäisyys on 1,5 pc (4,9 valovuotta). Himmeämpi keskittymä, P2, sijaitsee galaksin todellisessa keskipisteessä ja sisältää sisäänsä kätketyn tähtijoukon nimeltä P3, joka pitää sisällään lukuisia UV-kirkkaita A-tähtiä sekä massiivisen mustan aukon nimeltä M31*. Yhden kirkkaan ytimen sijaan Andromedan keskusta näyttää kahdelta, ja parista himmeämpi on se, joka todellisuudessa merkitsee galaksin painovoimallista keskustaa ja isännöi sen keskeistä mustaa aukkoa.
.jpg){kind=link}
Miljoonia tähtiä pakattuna yhteen joukkoon
Andromedan reuna-alueilla on omat ennätyksensä. Andromedan galaksiin liitetään noin 460 pallomaista tähtijoukkoa. Massiivisin näistä joukoista, tunnistettu nimellä Mayall II ja lempinimeltään Globular One, on luminositeetiltaan suurempi kuin mikään muu tunnettu pallomainen tähtijoukko Paikallisryhmän galakseissa. Se sisältää useita miljoonia tähtiä ja on noin kaksi kertaa niin kirkas kuin Omega Centauri, Linnunradan kirkkain tunnettu pallomainen tähtijoukko. Joukko, joka on kirkkaampi kuin mitään, mitä Linnunrata itse voi tarjota, lepää hiljaa Andromedan halossa ja on helppo jättää huomiotta galaksin tunnetumpien piirteiden rinnalla.
Pienet kumppanit hyvin erilaisin kohtaloin
Linnunradan tavoin Andromedan galaksilla on pienempiä satelliittigalakseja, joita tunnetaan yli 20 kääpiögalaksia. Tunnetuimmat ja helpoimmin havaittavat satelliittigalaksit ovat M32 ja M110. Molemmat ovat nähtävissä kiikareilla Andromedan vierellä, mutta ne kertovat hyvin erilaisia tarinoita siitä, mitä tapahtuu pienelle galaksille, joka eksyy liian lähelle suurta.
M32 saattoi kerran olla suurempi galaksi, jonka tähtikiekon M31 poisti ja joka koki tähtien muodostumisen jyrkän kiihtymisen ydinalueellaan, mikä jatkui aina suhteellisen lähimenneisyyteen asti. Sen naapurin kohtalo oli erilainen: toisin kuin M32:lla, Messier 110:llä ei ole todisteita massiivisesta mustasta aukosta keskustassaan. Toinen satelliitti riisuttiin kompaktiksi, tähtien muodostumisen jäljiltä arpiseksi jäänteeksi; toinen ei osoita minkäänlaisia merkkejä siitä keskeisestä mustasta aukosta, joita sekä Andromedalla että M32:lla on.
.jpg){kind=link}
Ryhmä, jonka Hubble nimesi
Andromeda ja Linnunrata eivät ole eristyksissä toisistaan eivätkä laajemmasta naapurustostaan. Termin "Paikallisryhmä" esitteli Edwin Hubble vuonna 1936 ilmestyneen kirjansa The Realm of the Nebulae kuudennessa luvussa. Siinä hän kuvasi sitä "tyypilliseksi pieneksi sumujen ryhmäksi, joka on eristyksissä yleisellä kentällä", ja listasi sen jäsenet vähenevän luminositeetin mukaan: M31, Linnunrata, M33, Iso Magellanin pilvi, Pieni Magellanin pilvi, M32, NGC 205, NGC 6822, NGC 185, IC 1613 ja NGC 147. Sama tähtitieteilijä, joka todisti Andromedan olevan erillinen galaksi, myös nimesi pienen galaksijoukon, johon se kuuluu — ja Andromeda itse oli hänen omassa luminositeettijärjestyksessään ykkösenä.
Törmäyskurssilla
Samaan pieneen ryhmään kuulumisella on seurauksensa: painovoima vetää Andromedaa ja Linnunrataa toisiaan kohti. Andromedan ja Linnunradan törmäys on galaktinen törmäys, joka saattaa tapahtua noin 4,5 miljardin vuoden kuluttua Paikallisryhmän kahden suurimman galaksin välillä. Andromedan galaksi lähestyy Linnunrataa noin 110 kilometrin sekuntinopeudella (68,4 mi/s), mikä ilmenee sinisiirtymästä — harvinainen ilmiö kaukaisten galaksien joukossa, joista useimmat ovat punasiirtyneitä maailmankaikkeuden laajentuessa poispäin meistä.
Tuo lähestyminen kuulostaa hälyttävältä, mutta törmäys ei tule muistuttamaan auto-onnettomuutta. Vaikka Andromedan galaksissa on noin 1 biljoona (10^12) tähteä ja Linnunradassa noin 300 miljardia (3×10^11), edes kahden tähden törmäämisen todennäköisyys on olematon tähtien välisten valtavien etäisyyksien vuoksi. Biljoonat tähdet kulkevat toistensa alueiden läpi ilman että juuri mikään todella koskettaa toisiaan, sillä jopa tiheästi asuttu galaksi on, tähti kerrallaan tarkasteltuna, enimmäkseen tyhjää avaruutta.
Ainoa dramaattinen poikkeus koskee kummankin galaksin ytimessä sijaitsevia mustia aukkoja, mukaan lukien Andromedan oma M31*. Yhdistyneen mustan aukon nielemä kaasu voisi synnyttää kirkkaan kvasaarin tai aktiivisen galaksin ytimen, joka vapauttaisi yhtä paljon energiaa kuin 100 miljoonaa supernovaräjähdystä. Kaikki muu yhteensulautumisessa on hiljaista, miljoonia vuosia kestävää tähtien ajelehtimista toistensa ohi; mustat aukot ovat paikka, jossa todelliset ilotulitukset tapahtuvat.