M 31

旋涡星系 M31（NGC 224），类型Sb，位于仙女座

仙女座大星系

赤经 00 : 42.7（小时:分）
赤纬 +41 : 16（度:分）
距离 2900（千光年）
视亮度 3.4（星等）
视大小 178x63（角分）

赤经	00 : 42.7（小时:分）
赤纬	+41 : 16（度:分）
距离	2900（千光年）
视亮度	3.4（星等）
视大小	178x63（角分）

公元905年就已经为Al-Sufi所知。

M31即著名的仙女座大星系，是距我们最近的大星系。它和它的伴星系（包括M32和M110，两个明亮的矮椭圆星系），与我们的银河系及其伴星系，M33，以及其他星系一起，构成了本星系群。

这个天体在中等条件下即可被肉眼看到，波斯天文学家Abd-al-Rahman Al-Sufi称其为“小云朵”，公元964年，他在其《恒星之书》中描述，并且描绘了这一天体：早在公元905年，甚至更早的时候，它就已经被来自Isfahan的波斯天文学家们观测到，并且为他们所熟知。R.H. Allen （1899/1963）报告说它也出现在1500年的荷兰星图中。Charles Messier在1764年8月3日将它编入星表，显然他不知道早期的观测，而是将这一天体的发现归功于Simon Marius——他在1612年首次用望远镜进行了观测，但是（根据R.H. Allen的说法）并没有声明这是他的发现。在不知道Al Sufi和Marius的发现的情况下，Giovanni Batista Hodierna在1654年之前独立地重新发现了这个天体。然而Edmond Halley在他1716年有关“星云”的文章中，认为这个“星云”的发现者是法国天文学家Bullialdus（Ismail Bouillaud），他在1661年观测到这一天体；但是Bullialdus提到早在150年以前（16世纪早期）一些不知名的天文学家就已经看见它了。（R.H. Allen, 1899/1963）。

长期以为，“仙女座大星云”都被认为是离地球最近的星云之一。William Herschel相信它的距离“不会超过天狼星距离的2000倍”（17,000光年），这当然是错误的；然而，他认为这是离我们最近的，跟我们的银河系一样的“岛宇宙”，他假设它是一个直径为850倍天狼星距离的盘，厚度是155倍天狼星距离。

1864年，光谱分析学的先驱者William Huggins注意到拥有发射线谱的气体星云和拥有恒星那样的连续光谱的“星云”之间的差别，现在我们知道后者正是星系，他还发现了M31的连续光谱（Huggins and Miller 1864）。

1887年，Isaac Roberts拍摄了第一张仙女座“大星云”的照片，首次展现出其中旋臂结构的基本特征。

1912年，Lowell天文台的V.M. Slipher测量了仙女座“大星云”的径向速度，发现这是他们测过的最快速度，M31以大约300千米/秒的速度向我们接近。这已经指出了这一天体的河外本质。按照Burnham的说法，更精确的速度值是266千米/秒，但R. Brent Tully给出的数值是298千米/秒，NED给出的现代测量数据为300+/-4千米/秒。注意前面所有的速度都是M31相对于我们太阳系的速度，即以太阳为中心的运动，而不是相对于银河系中心的速度。后者可以通过修正太阳系绕银心转动的速度而得到。现代测定的银河转动速度及以太阳为中心的径向速度表明，仙女座星系和银河系正以大约100千米/秒的速度相互靠近。

1923年，Edwin Hubble在仙女座星系中发现了第一颗造父变星，证实了M31的距离远远超过银河的大小，确认了它的星系本质。由于他当时不知道存在着两类造父变星，因此他测出的距离是错误的，与实际距离相差2倍多。直到1953年200英寸的Palomar望远镜建成，并且开始观测后，这个错误才被发现。Hubble在1929年发表了这一划时代的研究结果，仙女座“大星云”是银河系外的恒星系统（星系）（Hubble 1929）。

现在，仙女座大星系自然成了被研究得最多的“河外”星系。它之所以受到如此特殊的关注，是因为它提供了一个从外部研究星系各种特征的机会，这些特征在银河系中也能找到，但我们银河系的大部分都被星系尘埃挡住而无法观测。因此对M31研究一直持续到今天，研究的课题涉及旋臂结构，球状和疏散星团，星际介质，行星状星云，超新星遗迹（参见Jeff Kanipe发表在Astronomy，1995年11月，第46页上的文章），星系中心，伴星系，等等。

上面提到的结构中，有些对天文爱好者来说也相当有趣：Charles Messier甚至发现了它的两个最明亮的伴星系，M32和M110，并且绘制了三者的速描，用双筒望远镜就可以看到它们，在小望远镜中也相当显著。这两个比较明亮，比较接近的伴星系可以在许多M31的照片中看到，包括本页面上的这张照片。它们只是围绕着仙女座大星系的“一大群”较小伴星系中最明亮的两个，这些伴星系组成了本星系群中的一个子群。到撰写本文的时候（2003年9月），已经至少发现了其中11个：除了M32和M110以外，还包括了NGC 185（这是William Herschel发现的）和NGC 147（由d'Arrest发现），以及非常暗淡的矮星系And I，And II，And III，可能还有And IV （然而这也可能是一个星团或是遥远的背景星系），And V，And VI（也被称为飞马座矮星系），And VII（也叫仙后座矮星系），和And VIII。这个子群中是否包含M33，位于三角座的小旋涡星系，和它可能的伴星系LGS 3，是否包含遥远的本星系群成员IC 1613，以及可能的成员候选者UGCA 86和UGCA 92，这些都还不清楚。

仙女座大星系与它的伴星系M32之间，正发生着明显的相互作用，显然这是造成M31旋臂结构中大量扰动的原因。由中性氢组成的旋臂和由恒星组成的旋臂之间偏移了4000光年，并且无法连续地延伸到最接近伴星系的区域中。电脑模拟显示，与一个质量相当于M32的小伴星系的近距离遭遇是可以造成这种扰动的。M32也很有可能在经历这次近距离遭遇之后，损失了其中大量的恒星，这些恒星散布在仙女座大星系的晕中。

仙女座大星系M31中最明亮的球状星团，G1，也是本星系群中最明亮的球状星团；在地球上看，它的视亮度仍然达到了约13.72星等。即使是我们银河系中最明亮的球状星团，半人马座Omega，与它相比仍然相形见绌，在极理想的条件下，用较好的业余设备，10英寸以上的望远镜就可以看见它（参见Leos Ondra发表在Sky & Telescope，1995年11月第68-69页的文章）。Hubble太空望远镜在1994年中期对球状星团 G1进行了研究（结果发表于1996年4月）。在M31的球状星团中，尽管G1是最容易观测的一个，但它并不是唯一一个可以被大型业余望远镜观测到的天体：天文爱好者Steve Gottlieb通过44cm的望远镜观测到18个M31中的球状星团。加州Kenwood附近，Ferguson天文台的观测者们利用他们14英寸的牛顿反射镜和CB245 CCD相机拍到了G1和另外四个更暗的M31球状星团。Barmby et.al (1999)已经在M31中找到了435个球状星团候选者，他们估计球状星团的总数为450 +/- 100。

天文摄影观测更有优势，因为摄影能够累积更暗的光线，可以显示出旋臂的细节，就像我们的照片那样：即使使用并不昂贵的器材，爱好者也可以拍到令人吃惊的照片，不论是广角拍摄还是长焦摄影。当然在摄影观测领域，更好的器材也总是物有所值，就像我们的照片所展示的，这是由德克萨斯州的爱好者Jason Ware用6英寸折射镜拍摄（并且提供的）。在这里可以看到更多有关这张照片的信息。

仙女座大星系M31中最明亮的恒星云拥有自己的NGC编号：NGC 206，这是因为William Herschel基于他在1786年10月17日的观测，将这一天体以H V.36的编号编入了他的星表。在我们图片的左上方可以看到这片明亮的恒星云，刚好位于一片明显的暗星云下方（在大幅照片中非常明显）。

虽然我们对仙女座大星系已经有了相当多的了解，但对它的距离仍然所知不深，尽管这是我们最了解的星系间距。虽然可以很好地证明，M31比大麦哲伦云（LMC）远大约15-16倍，但其绝对数值仍然不确定，目前的资料，通常给出的数值介于240到290万光年之间——这是由LMC距离的不确定性造成的，因而对整个星系间距尺度都有影响。例如，近来根据来自欧洲航天局的天文测量卫星Hipparcos的数据而进行的修正，就使得这一数值提高了超过10个百分点，从约240-250万光年修正到现在的大约290万光年。

在“普通”的条件下，对目视观测来说，仙女座大星系的视大小约为3x1度（精确的数据，就像前面给出的，是178x63角分，而NED的数据是190x60'）。1952-1953年，法国天文学家Robert Jonckhere利用2英寸双筒望远镜，仔细估计了它的角直径，发现其大小为5.2乘1.1度（按照Mallas的说法），在290万光年的距离上，对应的星系盘直径超过250,000光年，即这个星系比我们银河系的两倍还要大！它的质量被估计为3到4千万太阳质量。与最新估计的银河系质量相比，M31的质量明显比我们的银河小，这意味着银河系比M31致密得多。对星系晕总质量的最新估计也证实了这一结果，M31约为1.23万亿太阳质量，而银河系为1.9万亿（Evans and Wilkinson, 2000）。

Hubble太空望远镜发现仙女座大星系M31拥有双重星系核。也许它真的拥有两个明亮的星系核，这可能是因为它将另一个曾经侵入其中心的较小星系“吞吃掉”的结果；也许这只是单个星系核被黑暗物质，很可能是尘埃，遮蔽之后，留下的两个明亮部分。就第一种情况而言，第二个星系核应该是本星系群早期历史中可能出现的剧烈动力学相互作用事件的遗迹。在第二种情况中，仙女座大星系核心的双重性只是一种假象，是由暗尘埃云将M31中心处的单星系核的一部分遮蔽而造成的。

到目前为止，仙女座大星系中只记录到一颗超新星，即超新星1885，又被称为仙女座S。这是在我们的银河系以外，发现的第一颗超新星，是由爱沙尼亚Dorpat天文台的Ernst Hartwig（1851-1923）在1885年8月20日发现的。8月17到20日，超新星的亮度达到6等，数名观测者都各自独立地发现了它。然而，只有Hartwig意识到它的重要意义。1890年2月，超新星变暗到16等。

对 M31的历史观测和描述

Isaac Newton望远镜拍摄的M31，由INT小组和David Malin提供