Галактика Треугольника
Галáктика Треугóльника (Туманность Треугольника, M33, NGC 598), спиральная галактика позднего типа SA(s)cd с активным звездообразованием. Наряду с нашей Галактикой и Туманностью Андромеды является одной из трёх спиральных галактик, входящих в Местную группу. Третий по массе и размерам член Местной группы. Находится в созвездии Треугольник. Самый удалённый небесный объект, видимый невооружённым глазом.
Основные характеристики и местоположение
Галактика Треугольника имеет следующие небесные координаты: прямое восхождение 1h 33m 51s; склонение +30° 39′ 37″. Угловые размеры галактики на небесной сфере: 74′ × 45′. Её видимая звёздная величина составляет 5,7.
Галактика расположена, по разным оценкам, на расстоянии от 750 до 1000 кпк (от 2,45 до 3,26 млн световых лет) от нашей Галактики. Из-за такого близкого расположения расстояние до этой галактики невозможно определить по красному смещению, поэтому оно определялось по цефеидам, звёздам типа RR Лиры, космическим мазерам, ярчайшим звёздам ветви красных гигантов. Обнаружение в 1920-х гг. в галактике Треугольника, наряду с другими близкими галактиками, цефеид позволило Э. Хабблу в 1929 г. впервые измерить расстояние до галактик и сформулировать космологический закон, описывающий расширение Вселенной (закон Хаббла).
Галактика приближается к нам со скоростью 180 км/с. Она движется в общем гравитационном поле Местной группы, однако наибольшее влияние на неё оказывает Туманность Андромеды – крупнейшая галактика группы, находящаяся от галактики Треугольника на расстоянии 230 кпк (750 тыс. световых лет).
Рис. 1. Изображение галактики Треугольника, полученное на телескопе VST Паранальской обсерватории ESO в Чили.Структура галактики типична для спиральных галактик поздних типов (рис. 1). В центре расположено небольшое ядро, заметного балджа не обнаружено. В диске галактики выделяются 4 клочковатых спиральных рукава. Вдоль внутренних кромок рукавов видны полосы пыли. Диаметр галактики Треугольника равен 18,74 кпк (61 тыс. световых лет), что составляет примерно 60 % размера нашей Галактики. Диск наклонён под углом 54° к лучу зрения.
Общая масса галактики Треугольника – не менее 60 млрд M☉ (где M☉ – масса Солнца), из которых 90 % приходится на тёмное гало. Суммарная масса звёзд, по разным оценкам, равна 3–6 млрд M☉, ещё 2–3 млрд M☉ приходится на газ. Таким образом, галактика Треугольника примерно в 15 раз легче нашей Галактики. В ней содержится приблизительно 40 млрд звёзд; около 5 % всех звёзд можно отнести к молодым объектам.
Абсолютная звёздная величина галактики Треугольника равна –19 в оптическом диапазоне (полоса V), что соответствует светимости в 3,3 млрд солнечной.
Уникальной особенностью галактики Треугольника является отсутствие в её центре массивной чёрной дыры (верхний предел массы центральной чёрной дыры не превышает 3 тыс. M☉).
В центральной части галактики Треугольника, на расстояниях до 3 кпк (10 тыс. световых лет), наблюдается твердотельное вращение: линейная скорость вращения пропорциональна расстоянию до центра, а угловая скорость остаётся постоянной. Во внешних областях угловая скорость падает с расстоянием от центра. Начиная с расстояния 9 кпк (30 тыс. световых лет) линейная скорость вращения достигает 120 км/с и остаётся постоянной.
Звёздный состав и межзвёздная среда
Химический состав звёзд диска в галактике Треугольника близок к солнечному, однако старые звёзды гало галактики имеют гораздо более низкую металличность – вплоть до 1 % от солнечной. При этом процент молодых звёзд в галактике Треугольника больше, чем в нашей Галактике. Средняя металличность газа в галактике Треугольника примерно в 2 раза меньше металличности газа в нашей Галактике. При этом имеется градиент металличности вдоль радиуса: с удалением от центра относительное содержание химических элементов тяжелее гелия уменьшается.
Ядро галактики Треугольника представляет собой зону ионизованного водорода, что является следствием активного звездообразования, происходящего в современную эпоху.
Первые звёзды в галактике образовались около 10–12 млрд лет назад и сформировали сферическую звёздную подсистему. Наибольший темп звездообразования пришёлся на период от 3 до 6 млрд лет назад, более половины звёзд галактики образовались именно в эту эпоху. Звёзды данного возраста образовали дисковую подсистему галактики Треугольника. Плотность звёздного диска галактики падает с радиусом по экспоненциальному закону с характерной шкалой около 2 кпк (6,5 тыс. световых лет).
Газ в галактике Треугольника распределён более равномерно, чем звёздное население, причём в центральной части галактики водород находится в молекулярном состоянии, а во внешних областях – в атомарном. Помимо концентрации в центральных областях молекулярный водород наблюдается в диске в виде гигантских молекулярных облаков. Таких облаков в галактике Треугольника известно более сотни. Общая масса молекулярного водорода в 5–10 раз меньше массы атомарного. Газовый диск галактики простирается на расстояние в 2,5 оптического радиуса (23 кпк или 75 тыс. световых лет) от центра. Тёмное гало начинает доминировать по массе начиная с расстояний 5–6 кпк (16–19,5 тыс. световых лет) от центра.
В галактике Треугольника отождествлены десятки шаровых и сотни рассеянных звёздных скоплений, более сотни планетарных туманностей. Известны переменные и нестационарные звёзды практически всех типов; общее количество переменных объектов превышает 30 тыс. Периодически, раз в 2–3 года, в галактике вспыхивают новые звёзды.
Звездообразование в современную эпоху
Среди крупных галактик Местной группы галактика Треугольника является звёздной системой с наиболее активным звездообразованием. Темп звездообразования в галактике в целом равен 0,5 M☉ в год. 
Рис. 2. Область активного звездообразования NGC 604 в галактике Треугольника. Фото: космический телескоп «Хаббл».В галактике Треугольника наблюдается большое количество зон ионизованного водорода – областей современного звездообразования возрастом менее 10 млн лет. Наиболее яркие области звездообразования – NGC 604, NGC 588, NGC 592, NGC 595, IC 132, IC 133. Светимость NGC 604 (рис. 2) составляет 50 млн солнечной, данная область звездообразования является одной из крупнейших в Местной группе. Вспышка звездообразования произошла в ней всего 3 млн лет назад.
Большинство зон ионизованного водорода расположено в северной (относительного земного наблюдателя) части галактики. В южной части галактики наблюдается более высокая концентрация молодых горячих звёзд (OB-ассоциаций) с возрастами 10–100 млн лет.
Следствием активного звездообразования является большое количество остатков вспышек сверхновых в галактике – более сотни. В среднем в галактике Треугольника взрывается одна сверхновая за 150 лет.
Излучение в разных диапазонах
В галактике Треугольника известно более 100 источников рентгеновского излучения, большинство из которых представляют собой остатки вспышек сверхновых. Наиболее яркий рентгеновский источник – M33 X-8 – находится в центре галактики (рис. 3).
Рис. 3. Изображение галактики Треугольника в рентгеновских лучах. Фото: космический рентгеновский телескоп XMM-Newton. Подписи и обозначения: БРЭ. Этот объект является двойной системой с чёрной дырой массой около 10 M☉ и проявляет переменность с периодом 106 сут. Интересен также объект M33 X-7, представляющий собой двойную систему, состоящую из голубого сверхгиганта массой в 70 M☉ и чёрной дыры массой около 15,7 M☉. Чёрная дыра в этой системе до открытия гравитационных волн считалась самой массивной известной чёрной дырой звёздной массы.
Источниками ультрафиолетового излучения в галактике являются многочисленные области звездообразования с возрастами до 100–300 млн лет (рис. 4). Старые звёзды с возрастами порядка 10 млрд лет излучают в близкой инфракрасной области спектра (рис. 5). Пыль различной температуры проявляет себя в дальней инфракрасной области (рис. 6). Она распределена по всему диску галактики, однако основной поток излучения пыли приходится на центр галактики и спиральные рукава (рис. 7).
В радиодиапазоне выделяются многочисленные источники нетеплового излучения – мазеры и остатки сверхновых.
Рис. 4. Изображение галактики Треугольника в ультрафиолетовом диапазоне. Фото: космический телескоп GALEX.Взаимодействие с соседними галактиками
Галактика Треугольника не имеет близких спутников, однако связана потоками нейтрального водорода с Туманностью Андромеды. Согласно последним данным космического телескопа GAIA, галактика не испытывала взаимодействия с Туманностью Андромеды ранее. Будущее галактики Треугольника остаётся под вопросом. Наиболее вероятными сценариями являются: столкновение с Туманностью Андромеды, столкновение с нашей Галактикой или уход галактики Треугольника из Местной группы. В случае столкновения с нашей Галактикой или Туманностью Андромеды это событие может произойти через 2–4 млрд лет.
Условия наблюдения
Люди с острым зрением в безлунную ночь вдали от освещённых мест могут видеть галактику Треугольника невооружённым глазом в виде туманного пятна. Галактика хорошо видна даже в небольшие телескопы, бинокли, подзорные трубы. Она находится на небе недалеко от Туманности Андромеды.
Рис. 8. Положение галактики Треугольника (M33) на современной карте звёздного неба. По горизонтальной оси отложено прямое восхождение, по вертикальной – склонение. Звёзды изображены чёрными кружками, размеры которых соответствуют звёздной величине (шкала под картой). Перевод и адаптация: БРЭ.Лучшим ориентиром для нахождения галактики Треугольника является яркая звезда β Андромеды (Мирах), расположенная на небесной сфере почти точно посередине между галактикой Треугольника и хорошо видимой невооружённым глазом Туманностью Андромеды (рис. 8). Наиболее близкая к галактике Треугольника яркая звезда – α Треугольника – находится в 2 раза ближе к галактике, чем β Андромеды.
В умеренных широтах Северного полушария Земли галактика Треугольника видна в осенне-зимний период в южной части неба. Наилучшее время для наблюдений приходится на октябрь и ноябрь. Наблюдать её можно на всей территории России.
Историческая справка
По-видимому, первое упоминание галактики Треугольника в литературе встречается у итальянского астронома Д. Б. Одиерны в его работе 1654 г. «De systemate orbis cometici; deque admirandis coeli characteribus» («О систематике мира комет и о замечательных объектах на небе»). Более века спустя галактика Треугольника была заново открыта Ш. Мессье в ночь с 25 на 26 августа 1764 г. и включена в его Каталог туманностей и звёздных скоплений 1771 г. под номером 33. В современной литературе объекты каталога Мессье обозначаются буквой M, отсюда название галактики – M33.