Andromeda má izofotálny priemer D25 približne 46,56 kiloparsekov (152 000 svetelných rokov) a nachádza sa približne 765 kpc (2,5 milióna svetelných rokov) od Zeme. To je z kozmického hľadiska dosť blízko na to, aby ju perzský astronóm zaznamenal voľným okom stáročia pred vznikom ďalekohľadov — a zároveň dosť ďaleko na to, aby presné určenie jej vzdialenosti trvalo storočie s použitím najlepších prístrojov astronómie.
Andromeda je najbližšia veľká galaxia k Mliečnej dráhe a rozhodne nestojí na mieste. Vzdialenosť medzi nami sa zmenšuje, a dlho po tom, čo tu už nebude nikto, kto toto číta, sa obe galaxie zlúčia do jednej.
Oblak zaznamenaný pred tisíc rokmi
Okolo roku 964 n. l. perzský astronóm Abd al-Rahman al-Sufi opísal Galaxiu Andromeda vo svojej Knihe stálic ako „hmlistú škvrnu“ alebo „malý oblak“. Bola to prvá historická zmienka o Galaxii Andromeda a najstaršia známa zmienka o inej galaxii než Mliečnej dráhe — zaznamenal ju niekto, kto nemal ako vedieť, že ide vôbec o galaxiu, nieto ešte o galaxiu vzdialenú vyše dvoch miliónov svetelných rokov.
Takmer tisíc rokov po al-Sufim nikto nevedel povedať, čím tá škvrna vlastne je. Bol to blízky oblak plynu vnútri Mliečnej dráhy, alebo niečo úplne iné, ležiace nemožne ďaleko za jej hranicami? Zodpovedanie tejto otázky sa stalo jedným z kľúčových sporov astronómie 20. storočia.
Spor, ktorý rozdelil americkú astronómiu
Predstava, že za Mliečnou dráhou existujú ďalšie galaxie, bola na začiatku 20. storočia natoľko kontroverzná, že viedla k takzvanej „veľkej debate Shapley–Curtis“, v ktorej astronómovia Harlow Shapley a Heber Doust Curtis diskutovali o povahe „hmlovín“ a veľkosti Mliečnej dráhy na Národnej akadémii vied 26. apríla 1920. Shapley sa domnieval, že Mliečna dráha je celý vesmír; Curtis tvrdil, že rozmazané škvrny ako Andromeda sú samostatné „ostrovné vesmíry“ úplne mimo nej.
Curtis mal dôkazy, hoci nedokonalé. V roku 1917 pozoroval v Andromede novu. Po prehľadaní fotografických záznamov objavili ďalších 11 nov a Curtis si všimol, že tieto novy boli v priemere o 10 magnitúd slabšie ako tie, ktoré sa vyskytovali inde na oblohe. Na základe toho dokázal odhadnúť vzdialenosť na 500 000 svetelných rokov (32 miliárd AU) — obrovskú vzdialenosť na svoju dobu, hoci sa neskôr ukázalo, že je to menej než štvrtina skutočnej hodnoty.
Ďalekohľad, ktorý rozhodol
Debata Shapley–Curtis potrebovala na svoje vyriešenie väčší ďalekohľad, a napokon ho aj dostala. Pozorovania Edwina Hubbla, uskutočnené v roku 1924 pomocou nedávno dokončeného 100-palcového Hookerovho ďalekohľadu, presvedčivo dokázali, že tieto hmloviny sú príliš vzdialené na to, aby patrili k Mliečnej dráhe, a v skutočnosti ide o celé galaxie mimo nej. Curtis mal ohľadom „ostrovných vesmírov“ pravdu; chýbal mu len prístroj, ktorým by to definitívne dokázal.
Hubblova metóda sa opierala o premenné hviezdy typu cefeida, ktorých jasnosť pulzuje v rytme priamo spätom s ich skutočnou svietivosťou, čo astronómom umožňuje vypočítať, ako ďaleko musia byť, aby vyzerali tak slabo, ako vyzerajú. Bol to prelom — no nie posledné slovo o vzdialenosti Andromedy, pretože samotná metóda v sebe stále ukrývala skrytú chybu.
Prečo sa vzdialenosť stále zdvojnásobovala
Odhadovaná vzdialenosť Galaxie Andromeda od tej našej sa v roku 1953 zdvojnásobila, keď sa zistilo, že existuje druhý, slabší typ cefeidy. Astronómovia si zamieňali dva rôzne druhy cefeíd s odlišnými pravidlami jasnosti, čo znamenalo, že každá vzdialenosť z nich vypočítaná, vrátane Hubblovej, bola približne dvakrát podhodnotená. Andromeda sa nikam nepohla — prekalibrovalo sa len meradlo, ktorým ju merali.
Neskoršie metódy dospeli k dnešnej hodnote úplne odlišnými cestami. Metóda cefeíd z roku 2004 odhadla vzdialenosť na 2,51 ± 0,13 milióna svetelných rokov (770 ± 40 kpc). Potom bola v roku 2005 v Galaxii Andromeda objavená zákrytová dvojhviezda. Tieto hviezdy sa nachádzajú vo vzdialenosti 2,52 ± 0,14 milióna svetelných rokov (159,4 ± 8,9 miliardy AU) a celá Galaxia Andromeda vo vzdialenosti približne 2,5 milióna svetelných rokov (160 miliárd AU). Dve nezávislé metódy — pulzujúce hviezdy a zákrytové dvojhviezdy — dospeli k takmer rovnakej hodnote, čo je pozoruhodná zhoda na vzdialenosti 2,5 milióna svetelných rokov.
Priečka ukrytá na očiach
Astronómovia po celé desaťročia opisovali Andromedu ako jednoduchú špirálu, veľmi podobnú učebnicovým ilustráciám Mliečnej dráhy. Infračervené dáta z prieskumu 2MASS a z Vesmírneho ďalekohľadu Spitzer ukázali, že Andromeda je v skutočnosti priečková špirálová galaxia, podobne ako Mliečna dráha, pričom hlavná os priečky Andromedy je orientovaná 55 stupňov proti smeru hodinových ručičiek voči hlavnej osi disku. Viditeľné svetlo priečku skrývalo za prachom a žiarou disku; až infračervené prístroje, ktoré vidia cez tento zahaľujúci prach, odhalili štruktúru pod ním.
Rozštiepené jadro s čiernou dierou vnútri
Pri priblížení sa k stredu Andromedy sa jej štruktúra stáva ešte zvláštnejšou. Jadro sa skladá z dvoch koncentrácií oddelených 1,5 pc (4,9 svetelného roka). Slabšia koncentrácia, P2, leží v skutočnom strede galaxie a obsahuje vnorenú hviezdokopu nazývanú P3, tvorenú mnohými, v ultrafialovom svetle jasnými hviezdami typu A, a supermasívnu čiernu dieru nazývanú M31*. Namiesto jedného jasného jadra tak stred Andromedy vyzerá ako dvojitý, pričom slabší z dvojice je ten, ktorý skutočne označuje gravitačný stred galaxie a hostí jej centrálnu čiernu dieru.
.jpg){kind=link}
Milióny hviezd zoskupených do jednej hviezdokopy
Vonkajšie oblasti Andromedy majú svoje vlastné rekordy. K Galaxii Andromeda je priradených približne 460 guľových hviezdokôp. Najhmotnejšia z nich, označovaná ako Mayall II a prezývaná Globular One, má vyššiu svietivosť než ktorákoľvek iná známa guľová hviezdokopa v Miestnej skupine galaxií. Obsahuje niekoľko miliónov hviezd a je približne dvakrát svietivejšia než Omega Centauri, najjasnejšia známa guľová hviezdokopa Mliečnej dráhy. Hviezdokopa jasnejšia než čokoľvek, čo dokáže ponúknuť samotná Mliečna dráha, sa ticho ukrýva v hale Andromedy, a je ľahké ju prehliadnuť popri známejších črtách galaxie.
Malí spoločníci s veľmi odlišnými osudmi
Rovnako ako Mliečna dráha, aj Galaxia Andromeda má menšie satelitné galaxie — je ich známych viac než 20 trpasličích. Najznámejšie a najľahšie pozorovateľné satelitné galaxie sú M32 a M110. Obe sú spolu s Andromedou viditeľné triedrom, no rozprávajú veľmi odlišné príbehy o tom, čo sa stane s malou galaxiou, ktorá sa priblíži príliš blízko k veľkej.
M32 mohla byť kedysi väčšou galaxiou, ktorej hviezdny disk odstránila M31, pričom v jadrovej oblasti prešla prudkým nárastom tvorby hviezd, ktorý trval až do pomerne nedávnej minulosti. Jej susedku postihol iný osud: na rozdiel od M32 Messier 110 nevykazuje žiadne dôkazy o supermasívnej čiernej diere v jej strede. Jeden satelit bol obraný až na kompaktný pozostatok poznačený tvorbou hviezd; druhý nevykazuje žiadnu stopu po type centrálnej čiernej diery, akú majú Andromeda aj M32.
.jpg){kind=link}
Skupina, ktorú pomenoval Hubble
Andromeda a Mliečna dráha nie sú izolované ani od seba, ani od širšieho okolia. Pojem „Miestna skupina“ zaviedol Edwin Hubble v šiestej kapitole svojej knihy The Realm of the Nebulae z roku 1936. Opísal ju tam ako „typickú malú skupinu hmlovín izolovanú vo všeobecnom poli“ a vymenoval jej členov podľa klesajúcej svietivosti: M31, Mliečna dráha, M33, Veľký Magellanov oblak, Malý Magellanov oblak, M32, NGC 205, NGC 6822, NGC 185, IC 1613 a NGC 147. Ten istý astronóm, ktorý dokázal, že Andromeda je samostatná galaxia, dal aj názov malej skupine galaxií, do ktorej patrí — pričom Andromeda sama stojí na čele jeho vlastného rebríčka svietivosti.
Na kolíznom kurze
Byť susedmi v tej istej malej skupine má dôsledok: gravitácia priťahuje Andromedu a Mliečnu dráhu k sebe. Zrážka Andromedy s Mliečnou dráhou je galaktická zrážka, ku ktorej môže dôjsť približne o 4,5 miliardy rokov medzi dvoma najväčšími galaxiami Miestnej skupiny. Galaxia Andromeda sa k Mliečnej dráhe približuje rýchlosťou približne 110 kilometrov za sekundu (68,4 míle/s), čo dokazuje modrý posun — zriedkavý jav medzi vzdialenými galaxiami, z ktorých väčšina vykazuje červený posun v dôsledku rozpínania vesmíru, ktoré ich od nás vzďaľuje.
Toto približovanie znie znepokojujúco, no zrážka nebude vyzerať ako autonehoda. Hoci Galaxia Andromeda obsahuje približne 1 bilión (10^12) hviezd a Mliečna dráha približne 300 miliárd (3×10^11), pravdepodobnosť, že sa zrazia čo i len dve hviezdy, je vzhľadom na obrovské vzdialenosti medzi hviezdami zanedbateľná. Bilióny hviezd budú prechádzať navzájom svojím územím a takmer nič sa pritom skutočne nedotkne, pretože aj preplnená galaxia je hviezda za hviezdou prevažne prázdny priestor.
Jedinou dramatickou výnimkou sú čierne diery v jadre každej z galaxií, vrátane samotnej M31* Andromedy. Plyn pohltený spojenou čiernou dierou by mohol vytvoriť žiarivý kvazar alebo aktívne galaktické jadro a uvoľniť toľko energie, koľko 100 miliónov výbuchov supernov. Všetko ostatné pri zlúčení bude len tichý, milióny rokov trvajúci úlet hviezd, ktoré sa navzájom míňajú; skutočný ohňostroj sa odohráva práve pri čiernych dierach.