“银仙系”:银河仙女系

绝大多数的星系正在以惊人的速度远离我们。然而，仙女座星系是个例外。大约一个世纪以前，人们便知道仙女系正在向我们靠近。后来，天体物理学家利用哈勃太空望远镜测出银河系和仙女系将会在40亿年后发生碰撞，再花上数十亿年的时间合并成椭圆星系。激动的人们早早地为他们碰撞之后形成的椭圆星系取好了名字：“银河仙女系”(Milkomeda)，在法国，也称之为“银仙系”。

我们生活在太阳系中，而太阳系属于银河系。银河系看上去像一个巨大的厚圆盘，上面布满了恒星和被我们称为“星云”的巨大气云团。

仙女座星系是银河系的姐妹星系。两者都是旋涡星系，有着圆盘的形状和旋臂。在这两个星系的核心部分，都存在着巨大的黑洞。但是两者的中心部分略有不同。银河系的中心部分是一个被拉伸的隆起，称为“棒”;而仙女座的中心分成了两个部分，很有可能它在之前已经和其他星系有过碰撞了。

那么，它会不会再与银河系发生一次碰撞呢？

在2012年之前，天文学家们一直不确定这两个星系是会迎头相撞，或是擦肩而过，原因是人们不太清楚这个速度的准确数值。事实上，天文学家们无法直接测量宇宙空间中天体的速度。他们用两种不同的方法分别测量天体速度在我们这个方向上的投影，即“径向速度”，以及天体速度在垂直方向上的投影，即“切向速度”。径向速度的测量可以通过多普勒效应。然而，对于切向速度的测量，却需要时间!除了等待数十年甚至上百年，观察该天体相对于天空中其他所有星星的偏移之外,别无他法。如果这种偏移是很明显的，那么两个星系可能会远远地交错而过，从而避免碰撞。

结果显示，这场碰撞不可避免!

美国天体物理学家罗兰，范德马雷尔带领着他的团队，利用哈勃太空望远镜，成功地测量出了仙女座星系在星空背景下的移动。他们指出，这种移动太不明显了，因此，碰撞不可避免。所以，到了今天，对于这两个星系将来的碰撞，人们不再有任何的怀疑。

这场碰撞将会如何发生会带来怎样的后果自从天文学家们知道了这场碰撞不可避免，他们就试图利用计算机来模拟这场碰撞。

星系的结构是很离散,恒星之间的距离非常远，它们之间的空间比人类在地球上制造出的最极端的“真空”还要“空”。因此，在星系碰撞中，恒星之间彼此相碰的概率几乎为零。但是，这场碰撞将导致两个星系的结构全面重整。

它们很有可能合并成一个更大的星系——一个巨大的椭圆形星系，我们称之为“银河仙女系”，即银河系(MilkyWay)与仙女座星系(Andromeda)的缩合。椭圆形星系和旋涡星系有着很大的不同。椭圆形星系是一个椭圆球形，其中的气体含量很少。

到那时，太阳和它的行星系统很有可能被抛向银河仙女系的外部。不过，不用担心，这并不意味着太阳系的行星系统会被破坏。事实上，没有人知道到底会发生什么。

值得我们期待的是：那时，地球上是否还有生命存在，能否观赏这场伟大的奇景呢

2120211617 陈根旭（指导教师闻新）

2021 年 4 月 29日

仙女座中有一个主星系，M31（仙女星系），是本星系群中的最大成员之一。仙女座以从α星出发的两条曲线作为特征，你可以很容易地从仙后座和北极星之间的连线上找到它。毫无 仙女座

疑问，仙女座最著名的应该是M31星系,它是河外星系，是一个象银河系一样庞大的星系。M31距离我们大约200万光年，是肉眼可见的最远的天体。M31曾一度被认为是星云，直到1924年其星系的身份才被哈勃（Edwin Hubble）确定下来。如果你用简单的双目望远镜观察就可以发现在M31周围还有2个伴星系：南边的M32和北边的M110。在这些有趣的天体中，可以肯定仙女座γ是一个双星系统，由一个橙巨星（orange giant）和一个小蓝星（blue star）组成（从γ星的运动中可以看出，但这需要一些设备）。NGC 752也值得注意，一个巨大的疏散星团（open cluster），其中含有一百颗以上的9、10等星，有几颗勉强等于9等星，最亮的854 等（SAO 55080）。在该星团方向上有一颗更亮的星，807等 （SAO 55101），但不是成员星，仅仅是在天球上重合而已；还有行星云NGC 7662可以用小型设备观测到。在讲秋季四边形时，已经提到过仙女座了（参见“飞马座”的星座介绍）。构成这个四边形的α星是仙女座中最亮的一颗，从四边形中飞马座α星到仙女座α星的对角线，向东北方向延伸，仙女座δ、β、γ这三颗亮星（除δ是3m外，其它两颗都是2m星）几乎就在这条延长线。再往前延伸，就碰到英仙座的大陵五了。大陵五与英仙座α星还有仙女座γ星刚好构成了一个直角三角形。这颗仙女座γ星是个双星，其中主星是颗23m的橙色星，伴星为51m的**星。有趣的是，这颗伴星是个“变色龙”，从**、金色到橙色、蓝色，简直像个高明的魔术师一样变来变去。仙女座中最著名的天体，大概要算是那个大星云了。在仙女座υ星附近，晴朗无月的夜晚，我们可以看到一小块青白色的云雾，这就是仙女座大星云。这个星云早在1612年就被天文学家发现了，但直到本世纪20年代，美国天文学家哈勃才彻底搞清，它和人马座中的那些星云完全是两码事， 它是远在220万光年外的一个大星系，所以它的正确名称应该是“仙女座河外星系”。仙女座河外星系的直径为17万光年，包含3000多亿颗恒星。它和我们银河系很相似，也是漩涡状的，也有很多变星、星团、星云等。有趣的是，在它身旁还有两个小星系，它们一起构成了一个三重星系。　重要主星　仙女座α：壁宿二（Alpheratz）　仙女座β：奎宿九（Mirach）　仙女座γ：天大将军一（Alamak）——它是一个双星系统，主星为**，伴星为蓝色。　仙女座δ：奎宿五　仙女座ε：奎宿四　仙女座ζ：奎宿二　仙女座η：奎宿一

　仙女座星系的直径是50千秒差距（16万光年），为银河系直径的一倍，是本星系群中最大的一个星系，距离我们大约220万光年。仙女座星系和银河系有很多的相似，对二者的对比研究，能为了解银河系的运动、结构和演化提供重要的线索。　1786年，FW赫歇耳第一个将它列入能分解为恒星的星云。1924年，哈勃在照相底片上证认出仙女座星系旋臂上的造父变星，并根据周光关系算出距离，确认它是银河系之外的恒星系统。1944年，巴德又分辨出仙女座星系核心部分的天体，证认出其中的星团和恒星。 仙女座

我们银河系和仙女座星系正在相互靠近对方，在大约30亿年后两者可能会碰撞，在融合过程中将会暂时形成一个明亮、结构复杂的混血星系。一系列恒星将被抛散，星系中大部分游离的气体也将会被压缩产生新的恒星。大约再过几十亿年后，星系的旋臂将会消失，两个螺旋星系将会融合成一个巨大的椭圆星系。　位于仙女星座的巨型旋涡星系 (M31)。19500历元的天球坐标是赤经0400，赤纬+41°00。视星等m 为35等。肉眼可见，状如暗弱的椭圆小光斑。在照片上呈现为倾角77°的Sb型星系(见星系的分类)，大小是160′×40′，从亮核伸展出两条细而紧的旋臂，范围可达245′×75′。在《梅西耶星表》中的编号是M31，《星云星团新总表》中的编号是NGC224，习称仙女座大星云，现称仙女星系。1786年，FW赫歇耳第一个将它列入能分解为恒星的星云。1924年，哈勃在照相底片上证认出 M31旋臂上的造父变星，并根据周光关系算出距离，确认它是银河系之外的恒星系统。现代测定它的距离是 670千秒差距(220万光年)。直径是 50千秒差距(16万光年)，为银河系的一倍，是本星系群中最大的一个。1944年，巴德又分辨出 M31核心部分的天体，证认出其中的星团和恒星，并指明星族的空间分布与银河系相似。M31旋臂上是极端星族I，其中有O-B型星(见恒星光谱分类)、亮超巨星、OB星协、电离氢区。在星系盘上观测到经典造父变星、新星、红巨星、行星状星云等盘族天体。中心区则有星族Ⅱ造父变星。晕星族成员的球状星团离星系主平面可达30千秒差距以外。近年来还发现，M31成员的重元素含量，从外围向中心逐渐增加。这种现象表明，恒星抛射物质致使星际物质重元素增多的过程，在星系中心区域比外围部分频繁得多。1914年皮斯探知 M31有自转运动。1939年以来历经HD巴布科克等人的研究，测出从中心到边缘的自转速度曲线，并由此得知星系的质量。据目前估计，M31的质量不小于 31×10个太阳质量，比银河系大一倍以上，是本星系群中质量最大的一个。

编辑本段天文观测

　　最佳观测月份：10月~11月　最佳观测地点：北纬90°~南纬40°　21时上中天日期：11月27日　观测M31的最好时间是在秋天的夜晚,每年10月9日子夜仙女座的中心经过上中天。秋 仙女座星系

夜的星空不像春夏两季的星空有那么多明亮的星座,一群王族星座是秋夜星空的最大特点。这些王族星座的主人公是古代埃塞俄比亚的国王、王后和公主,以及从海中怪兽的手里救回公主的勇士,即英仙。在仙王座、仙后座、仙女座、英仙座等一批王族星座当中,仙女座因为拥有M31而成为最受人们瞩目的星座。仙女座大星云大致位于仙女座的中心位置,在南纬48°以北的广大地区都可以看到仙女座大星云。　为了能够在浩繁的群星当中顺利地找到仙女座大星云,我们需要首先熟悉一下秋夜星空。秋夜的银河已转到东北方,可以看见在银河中“游泳”的仙后座,它有5颗相当明亮的恒星排列成英文字母“W”的形状,很容易辨认。仙后座的西面为仙王座,东面是英仙座。银河南边不远,有四颗亮星成一个明显的四边形排列,这就是著名的秋季大四边形。四边形的三颗星都属于飞马座,只有东北角的那一颗星是仙女座a星。仙女座a星的目视星等为2等,白色。从仙女座a星往北约12°,再往东约5°远的地方有一颗3等的双星,是仙女座γ星,中文名叫“天大将军”。这个“天大将军”我们要格外注意,仙女座大星云M31非常靠近它,就在它的西边仅仅1°远的地方。　仙女座大星云的总星等为4等,单位面积的亮度平均为6等,晴朗无月的夜晚用肉眼依稀可见,像一小片白色的云雾。通过一架小型天文望远镜就能看出它那柔和的银白色椭圆形状。仙女座大星云是一个典型的旋涡星系,但是由于它是侧面朝向我们,所以不容易看出它的一条条的旋臂。通过口径大一些的天文望远镜,可以看出它的一些结构,比如它的核心特别明亮,并且越往中心部分越明亮,还可以看出一部分旋臂、黑色的尘埃线、球状星团和恒星云等。另外还可以看到它的两个矮星系伴侣,一个小的、呈圆形的、很密集的椭圆星系M32在M31核心的南面,另一个略微暗弱一点儿但比M32更大且长的椭圆星系M110在M31的西北边。还有许多银河系内的比较暗弱的恒星充满了这一天区,更为仙女座大星云增添了迷人的色彩。 100多年以前,人类对宇宙的认识还局限在银河系以内。当时,天文学家已经发现了许多云雾状天体,将它们统称为星云。一些天文学家使用分光方法观测和研究了恒星和星云之后,发现这些云雾状天体其实并不全都是同一类天体。其中有一类是由气体和尘埃构成的,是位于银河系以内的真正的气体星云;而另一类云雾状天体实际上却是由许多恒星密集在一起构成的恒星集团,它们往往具有旋涡状结构,因而又称之为“旋涡星云”。仙女座大星云就是这些旋涡星云当中最典型的一个。　旋涡星云究竟是一种什么样的天体系统它们是银河系以内的天体还是银河系以外的天体这个问题令天文学家十分费解,并且在很长一段时期内,大家都没有办法达到共识。1920年4月26日,美国国家科学院为这个问题专门召开了一次题为“宇宙尺度”的辩论会,辩论的内容是银河系的大小和旋涡星云的真相。这两个问题是紧密相关的。如果银河系足够大,而旋涡星云很近很小,那么后者就是前者的组成部分;相反,旋涡星云就是银河系之外独立的“宇宙岛”。　在测定天体距离方面颇有成就的柯蒂斯认为旋涡星云是河外星系,他根据仙女座大星云中新星的亮度估计了它的距离,约为100万光年,远远大于银河系的直径。柯蒂斯说:“作为银河系以外的星系,这些旋涡星云向我们指示了一个比我们原先所想象的更为宏大的宇宙。”　对银河系结构做出了正确解释的沙普利坚决不同意柯蒂斯的结论,他坚持认为“旋涡星云与其它星云一样都是银河系的成员”。他的证据是一位荷兰天文学家范玛南所提供的观测结果:旋涡星云的距离只有数千光年,都在银河系的范围以内。当时辩论双方各持己见,谁也拿不出足够的理由将对方说服。旋涡星云成为举世瞩目的难解之谜。　就在许多天文学家为旋涡星云的本质问题而煞费苦心的时候,年轻的天文学家哈勃在 1923年通过威尔逊山天文台254米的巨型反射望远镜拍摄了一批高清晰度的旋涡星云照片。哈勃对这批旋涡星云的照片做了仔细的推敲,照片上仙女座大星云M31的外围已被分解为恒星。从这些恒星中他找到了第一颗造父变星。第二年,他又从仙女座大星云中辨认出许多造父变星。造父变星的绰号叫“量天尺”,利用“造父变星周光关系”可以推算出这些变星的距离,进一步就可以确定出它们所隶属星云的位置了。这是一条揭开旋涡星云本质之谜的正确途径。哈勃计算出M31的距离约为90万光年,而当时已知银河系的直径为10万光年。由此哈勃确认M31是远在银河系以外的独立的星系。1924年底,哈勃对于旋涡星云的研究结果公布后马上得到了大家的公认。　现代测量结果表明,仙女座大星云M31距离我们220万光年,是地球人类肉眼可以看见的最遥远的天体。M31的直径约16万光年,几乎比银河系大一倍;所包含的恒星数目也比银河系大约多一倍;质量也比银河系大一倍以上。　M31有7个伴星系,前面已经提到过的M32和M110是7个伴星系中最明亮的两个,它们的视星等都是9等左右,M32的直径大约7000光年,M110的直径大约14000光年。还有两个伴星系也比较亮,通过口径15厘米以上的望远镜能够看到,它们是NGC147和NGC185,直径分别为7800光年和9500光年,也都是椭圆星系,都位于M31以北大约7°的天区。从星图上看,这两个伴星系都在仙后座中,实际上,它们与M31有着物理上的联系。另外3个伴星系的亮度大约13等甚至更暗,要通过大型天文望远镜才能看到。　事实上,我们的银河系与邻近的大约30个星系在引力作用下聚集在一起组成了一个比较小的星系集团,叫做本星系群。本星系群中最主要的成员是仙女座大星云,其次是我们的银河系,另外还有大小麦云、三角座的旋涡星系M33等等。　1993年哈勃空间望远镜得到的M31中心部分的照片,显示出它有两个核,这是一个令人惊异的新发现。有人猜想可能是曾经有一个伴星系闯入了M31的核心,但是目前还没有得到大家的公认。　人们从对仙女座大星云的观测和研究当中获得了许多宝贵的信息,发展了对宇宙的认识。仙女座大星云一直是天文学家关注的对象,过去是,现在是,将来仍然还会是。

仙女星系

仙女座星系（M31），又称仙女座大星云，距地球约220万光年，和银河系同为本星系群的主要成员。它的直径达16万光年，质量不小于3110^11（^表示乘方运算）个太阳质量，含有2亿颗以上的恒星，是本星系群中最大的一个。

仙女星系位于仙女座，最佳观测季节为秋季，天球坐标为赤经0h41MO,赤纬41°00'，视星等Mv=35等，是全天最亮的旋涡星系，也是肉眼可见的最远天体。

肉眼看仙女座星系，呈暗弱而模糊的椭圆光斑，用小型天文望远镜可以看到包括一个大星云和至少两条尘埃带的结构，且越靠近核心部分将越明亮。这个核心不大，用大型的望远镜才能分辨出其中的恒星，否则看上去像一颗恒星，它有很强的红外辐射。用小型望远镜还可以在仙女星系的两侧看到两个矮椭星系——“仙女座的卫星”，它们分别为E2型的M32（NGC221）和E5型的M110（NGC205），而仙女星系属于中心区较小，旋臂较大且伸展的Sb型旋涡星系。

仙女星系

仙女座星系（The Andromeda Galaxy）是离我们所在的银河系最近的一个星系。她是一个典型的螺旋星系（Spiral Galaxy），但规模比银河系大。

由于人类身处银河系，无法观测到银河系的全貌，但天文学家想象银河系也是一个类似于仙女座星系的螺旋星系。仙女座星系、银河系和其他十多个星系共同组成一个更大的星系集团--本星系群（Local Group Galaxy Cluster）。

仙女座星系在18世纪法国天文学家Charles Messier的遥远模糊天体列表中排在第31位，故又称M31。她距离地球约200万光年，直径达16万光年（银河系为10万光年），质量不小于31×1011个太阳质量，含有2亿颗以上的恒星，是本星系群中最大的一个。

我们银河系和仙女座星系正在相互靠近对方，在大约30亿年后两者可能会碰撞，在融合过程中将会暂时形成一个明亮、结构复杂的混血星系。一系列恒星将被抛散，星系中大部分游离的气体也将会被压缩产生新的恒星。大约再过几十亿年后，星系的旋臂将会消失，两个螺旋星系将会融合成一个巨大的椭圆星系。