Andromeda har en D25-isofotdiameter på omkring 46,56 kiloparsec (152 000 ljusår) och befinner sig ungefär 765 kpc (2,5 miljoner ljusår) från jorden. Det är, kosmiskt sett, tillräckligt nära för att en persisk astronom kunde dokumentera den med blotta ögat århundraden innan teleskop existerade — och tillräckligt långt bort för att det tog ett sekel med astronomins bästa instrument att fastställa det exakta avståndet.
Andromeda är den närmaste större galaxen till Vintergatan, och den står inte still. Den minskar avståndet mellan oss, och långt efter att alla som läser detta är borta ska de två galaxerna smälta samman till en enda.
Ett moln dokumenterat för tusen år sedan
Omkring år 964 e.Kr. beskrev den persiske astronomen Abd al-Rahman al-Sufi Andromedagalaxen i sin Bok om de fasta stjärnorna som en "dimmig fläck" eller ett "litet moln." Det var den första historiska referensen till Andromedagalaxen och den tidigaste kända referensen till en annan galax än Vintergatan — nedtecknad av någon som inte hade någon möjlighet att veta att det var en galax, långt mindre en som låg över två miljoner ljusår bort.
Under nästan tusen år efter al-Sufi kunde ingen säga vad den där fläcken egentligen var. Var det ett närbeläget gasmoln inuti Vintergatan, eller något helt annat, beläget omöjligt långt bortom den? Att besvara den frågan blev en av de mest avgörande tvisterna inom det 20:e århundradets astronomi.
En debatt som splittrade amerikansk astronomi
Tanken att det fanns galaxer bortom Vintergatan var så kontroversiell i början av det 20:e århundradet att den ledde till "Shapley-Curtis-debatten," där astronomerna Harlow Shapley och Heber Doust Curtis diskuterade "nebulosors" natur och Vintergatans storlek vid National Academy of Sciences den 26 april 1920. Shapley trodde att Vintergatan var hela universum; Curtis hävdade att suddiga fläckar som Andromeda var separata "öuniversum" helt utanför den.
Curtis hade bevis, om än ofullständiga. År 1917 observerade han en nova i Andromeda. Efter genomgång av det fotografiska arkivet upptäcktes ytterligare 11 novor, och Curtis noterade att dessa novor i genomsnitt var 10 magnituder svagare än de som förekom på andra ställen på himlen. Utifrån det kunde han beräkna ett avståndsestimat på 500 000 ljusår (32 miljarder AE) — ett enormt avstånd för sin tid, även om det senare skulle visa sig vara mindre än en fjärdedel av det verkliga värdet.
Teleskopet som avgjorde saken
Shapley-Curtis-debatten behövde ett större teleskop för att avgöras, och det fick den. Edwin Hubbles observationer, gjorda 1924 med det nyligen färdigställda 100-tums Hooker-teleskopet, bevisade slutgiltigt att dessa nebulosor låg alldeles för långt bort för att vara en del av Vintergatan och att de i själva verket var hela galaxer utanför Vintergatan. Curtis hade haft rätt om "öuniversumen"; han hade bara saknat instrumentet för att bevisa det definitivt.
Hubbles metod byggde på cepheider, variabla stjärnor vars ljusstyrka pulserar i en rytm som är direkt kopplad till deras verkliga luminositet, vilket gör att astronomer kan beräkna hur långt bort de måste vara för att verka lika svaga som de gör. Det var ett genombrott — men inte det sista ordet om Andromedas avstånd, eftersom metoden i sig fortfarande hade en dold brist.
Varför avståndet fortsatte att fördubblas
Det uppskattade avståndet till Andromedagalaxen från vår egen fördubblades 1953, då man upptäckte att det finns en andra, svagare typ av cepheid. Astronomer hade blandat ihop två olika typer av cepheider med olika ljusstyrkeregler, vilket innebar att varje avstånd beräknat utifrån dem, inklusive Hubbles, hade varit ungefär hälften för litet. Andromeda hade inte flyttat sig — måttstocken som användes för att mäta den blev omkalibrerad.
Senare tekniker konvergerade mot det moderna värdet från helt olika håll. En cepheidmetod från 2004 uppskattade avståndet till 2,51 ± 0,13 miljoner ljusår (770 ± 40 kpc). Sedan, år 2005, upptäcktes en förmörkelsevariabel dubbelstjärna i Andromedagalaxen. Stjärnorna ligger på ett avstånd av 2,52 ± 0,14 miljoner ljusår (159,4 ± 8,9 miljarder AE), och hela Andromedagalaxen ligger på omkring 2,5 miljoner ljusår (160 miljarder AE). Två oberoende metoder, pulserande stjärnor och förmörkelsevariabler, landade på nästan samma värde — en snäv överensstämmelse trots ett avstånd på 2,5 miljoner ljusår.
En stav gömd mitt framför ögonen
I decennier beskrev astronomer Andromeda som en enkel spiral, ungefär som läroböckernas illustrationer av Vintergatan. Infraröda data från 2MASS-kartläggningen och rymdteleskopet Spitzer visade att Andromeda faktiskt är en stavspiralgalax, precis som Vintergatan, med Andromedas stavs storaxel orienterad 55 grader moturs från diskens storaxel. Synligt ljus hade dolt staven bakom stoft och diskens sken; endast infraröda instrument, som ser genom det skymmande stoftet, avslöjade strukturen därunder.
En delad kärna med ett svart hål inuti
Zooma in på Andromedas centrum och strukturen blir ännu märkligare. Kärnan består av två koncentrationer separerade av 1,5 pc (4,9 ljusår). Den svagare koncentrationen, P2, ligger vid galaxens verkliga centrum och innehåller en inbäddad stjärnhop kallad P3, med många UV-starka A-stjärnor och det supermassiva svarta hålet, kallat M31*. I stället för en enda ljusstark kärna ser Andromedas centrum ut som två, och den svagare av de två är den som faktiskt markerar galaxens gravitationella mittpunkt och härbärgerar dess centrala svarta hål.
.jpg){kind=link}
Miljontals stjärnor packade i en enda hop
Andromedas utkanter har sina egna superlativ. Det finns omkring 460 klotformiga stjärnhopar knutna till Andromedagalaxen. Den mest massiva av dessa hopar, identifierad som Mayall II och med smeknamnet Globular One, har högre luminositet än någon annan känd klotformig stjärnhop i den lokala gruppen av galaxer. Den innehåller flera miljoner stjärnor och är omkring dubbelt så ljusstark som Omega Centauri, den ljusstarkaste kända klotformiga stjärnhopen i Vintergatan. En hop mer ljusstark än allt Vintergatan själv kan erbjuda, tyst belägen i Andromedas halo, är lätt att missa bredvid galaxens mer kända drag.
Små följeslagare med mycket olika öden
Liksom Vintergatan har Andromedagalaxen mindre satellitgalaxer, med över 20 kända dvärggalaxer. De mest kända och lättast observerade satellitgalaxerna är M32 och M110. Båda syns i kikare tillsammans med Andromeda själv, men de berättar mycket olika historier om vad som händer med en liten galax som kommer för nära en stor.
M32 kan en gång ha varit en större galax som fick sin stjärnskiva bortsliten av M31 och genomgick en kraftig ökning av stjärnbildning i kärnregionen, vilket pågick fram till relativt nyligen. Dess granne fick ett annat öde: till skillnad från M32 saknar Messier 110 bevis för ett supermassivt svart hål i sitt centrum. Den ena satelliten stripptes ner till en kompakt rest märkt av stjärnbildning; den andra visar inga tecken på den typ av centralt svart hål som både Andromeda och M32 har.
.jpg){kind=link}
Gruppen som Hubble döpte
Andromeda och Vintergatan är inte isolerade från varandra, eller från ett vidare grannskap. Termen "den lokala gruppen" introducerades av Edwin Hubble i kapitel VI i hans bok från 1936, The Realm of the Nebulae. Där beskrev han den som "en typisk liten grupp nebulosor som är isolerad i det allmänna fältet" och listade dess medlemmar, i fallande luminositet: M31, Vintergatan, M33, Stora Magellanska molnet, Lilla Magellanska molnet, M32, NGC 205, NGC 6822, NGC 185, IC 1613 och NGC 147. Samma astronom som bevisade att Andromeda var en separat galax gav också namn åt den lilla galaxhop den tillhör, med Andromeda själv i toppen av sin egen luminositetsrankning.
På kollisionskurs
Att vara grannar inom samma lilla grupp har en konsekvens: gravitationen drar Andromeda och Vintergatan mot varandra. Andromeda–Vintergatan-kollisionen är en galaktisk kollision som kan inträffa om omkring 4,5 miljarder år mellan de två största galaxerna i den lokala gruppen. Andromedagalaxen närmar sig Vintergatan med ungefär 110 kilometer per sekund (68,4 mi/s), vilket blåförskjutningen visar — något ovanligt bland avlägsna galaxer, av vilka de flesta är rödförskjutna i takt med att universum expanderar bort från oss.
Den annalkande rörelsen låter alarmerande, men kollisionen kommer inte att likna en bilkrock. Medan Andromedagalaxen innehåller omkring 1 biljon (10^12) stjärnor och Vintergatan omkring 300 miljarder (3×10^11), är chansen att ens två stjärnor kolliderar försumbar på grund av de enorma avstånden mellan stjärnorna. Biljoner stjärnor kommer att passera genom varandras territorier utan att nästan något faktiskt vidrör varandra, eftersom även en tätbefolkad galax, stjärna för stjärna, mestadels är tom rymd.
Det enda dramatiska undantaget rör de svarta hålen i respektive galax kärna, inklusive Andromedas eget M31*. Gas som fångas upp av det sammanslagna svarta hålet skulle kunna skapa en lysande kvasar eller en aktiv galaxkärna, som frigör lika mycket energi som 100 miljoner supernovaexplosioner. Allt annat i sammanslagningen kommer att vara en stillsam, miljontals år lång drift av stjärnor som glider förbi varandra; de svarta hålen är där det verkliga fyrverkeriet sker.