Галактика Треугольника

Галактика Треугольника имеет следующие небесные координаты: прямое восхождение 1^h 33^m 51^s ; 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).

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.

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.

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.

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.

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). 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.