三角座星系

三角座星系是位于三角座，距离地球300万光年的一个螺旋星系，它被编入梅西尔33，NGC 598，M33。三角座星系继仙女座星系和银河系之后，是本星系群第三大的星系，也是长久以来以肉眼可以看见的最遥远天体。这个星系是本星系群中最小的螺旋星系，并且因为与仙女座星系的有交互作用、速度，与在夜空中互相靠近而被认为是仙女座星系的一个卫星星系。这个星系的名称来自它所在的星座三角座，这是它被发现的所在地。在一些业余天文的参考资料，和一些公共传播的网站上，三角座星系有时被非正式的称为"风车星系"。然而，在 SIMBAD，一个专业的天文数据库，其中包含的天体资料明确的指出风车星系是梅西尔101，并且在一些业余天文数据库和其它对外公开的网站也标示这是M101的名称 。在没有光污染，非常好的观测条件下，可以用肉眼看见三角座星系。长久以来，它都是不用望远镜辅助或瞄准，就可以看见的最遥远天体。由于是一个弥漫性的天体，它的可见性受到光污染强烈的影响，范围从在黑暗的天空中可以轻易地直接看见到在农村或郊区的天空中以侧视都难以看见。由于这个原因，三角座星系可以做为波特尔暗空分类法的重要指标天体三角座星系可能在1654年之前就已经被意大利天文学家乔瓦尼·巴蒂斯特·霍迪尔纳（英语：Giovanni Batista Hodierna）。在他的作品De systemate orbis cometici; deque admirandis coeli caracteribus（"关于彗星轨道的系统学，和天空中令人赞叹的天体"），他列出了一个像似星云或是朦胧的物件，并且给了隐晦（难解）的描述："在三角座附近的" hinc inde"。这是关于三角座有一对三角形的描述，物件的大小与M33相当，所以很像与三角座星系相关联。在1764年8月24-25日，梅西尔独立发现这个星系，并发表在他的星云和星团目录（1771年），编号为M33。当威廉·赫协尔编辑他非常庞大的星云目录时，他很小心地尽可能不收录梅西尔天体。然而，M33是一个例外，他在1784年9月11日被收录到他的目录上，编号为HV-17。赫歇尔也收录了三角座星系内最明亮和最大的电离氢区（包含电离氢的弥漫发射星云），将它与星系本身分开单独编入目录中，编号为H III.150；现在这个星云被编为NGC 604。从地球观察，NGC 604位于星系核心的东北部。它是已知最大的电离氢区之一，直径将近1,500光年，并且电磁波谱类似猎户座大星云。赫协尔也注意到其它三个电离氢区（NGC 588, 592和595）。它也是被罗斯3世伯爵（罗斯勋爵）在1850年确认的第一批"螺旋星云"之一。在1922-23年，约翰·查理斯·邓肯（英语：John Charles Duncan）和马克斯·沃夫在星云中发现变星。爱德温·哈伯在1926年指出，这些变星中有35颗是经典造父变星，从而可以估计它们的距离。结果与螺旋星云的概念一致，是气体和尘埃的独立星系，而不是银河系内的星云。直径约6万光年的三角座星系，大小约为银河系的40%，是本星系群第三大的星系。它可能是受到仙女座星系引力约束的卫星星系（参见下文）。相较于银河系的4000亿和仙女座星系的1兆，三角座星系可能是400亿颗恒星的家园。估计三角座星系盘面的质量是(3–6) × 109 太阳质量，气体的成分大约是3.2 × 109太阳质量。因此该星系的总重子质量大约是1010太阳质量。估计在半径55×10^3 ly（17 kpc）内的暗物质大约相当于5 × 1010太阳质量。估计三角座星系的距离从2,380×10^3至3,070×10^3 ly（730至940 kpc）（或238 至307万光年）。从2000年之后的估计值都落在这个范围的中间部分，这使它的距离比仙女座星系稍远一些（254万光年）。测量M33的距离至少使用了三种技术：在2004年，使用造父变星估计的距离是2,770×10^3 ± 130×10^3 ly（849 ± 40 kpc）；同一年，使用红巨星分支技术（TRGB，Tip of the red-giant branch）得到的估计距离是2,590×10^3 ± 80×10^3 ly（794 ± 25 kpc）。在2006年，一组天文学家宣称在三角座星系发现了一颗食变星。通过对星食的研究，天文学家可以测量它们的大小。知道恒星的大小和温度，他们可以测量恒星的绝对星等。当视星等和绝对星等都知道时，就可以测量出恒星的距离。这颗恒星的距离是3,070×10^3 ± 240×10^3 ly（941 ± 74 kpc）。自1987年以来公布的102个估计的距离，给出了距离模数的平均值是24.69，或是88.3万秒差距（287.8万光年）。三角座星系是H2O迈射的发射源。在2005年，使用超长基线阵列观察位于三角座星系两侧的两个水迈射，研究人员首次得以估计出三角座星系的角旋转和自行。计算出三角座星系相对于银河系的速度是190 ± 60 km/s，这意味着三角座星系是朝向仙女座星系移动，并暗示它可能是仙女座星系的卫星星系（取决于它们的相对距离和大小上的误差）。在2004年，宣称有证据显示有多丛氢气体联系着仙女座星系和三角座星系，这表示两者可能在过去有着潮汐的互动。这个发现在2011年得到证实。这两个星系之间的距离少于30万秒差距支持这个假说。双鱼座矮星系（LGS 3）是本星系群的一个小星系成员，它距离太阳系2,022×10^3 ly（620 kpc）。它距离仙女座星系 20°，而距离三角座星系11°；与这两个星系的距离都大约是913×10^3 ly（280 kpc），所以它可能是仙女座星系的卫星星系，也可能是三角座星系的卫星星系。LGS 3 的核半径是483 ly（148 pc），质量是2.6 × 107 太阳质量。在法国天文学家热拉尔·佛科留斯修订的哈伯-桑德奇（VRHS）系统的星系型态分类，三角座星系被归类为SA (s) cd。首字S表示它是有着明显的气体和尘埃从核球螺旋向外的圆盘状，也就是俗称的螺旋星系。A指出星系核缺乏棒状构造，以与"SB"（有棒状构造的螺旋星系）对比。使用美国天文学家艾伦·桑德奇的"(s)"符号，表示螺旋臂是直接从核球或棒伸展，而不是从有内环"(r)"的环类型的星系。最后，cd表示了一个阶段，显示沿着螺旋臂的开放性；"cd"的等级显示是相对地宽松和有创伤的螺旋臂。这个星系相对于地球的视线方向有着54°的倾斜，使得结构明显的被气体和尘埃阻碍。三角座星系的盘面在半径约8,000秒差距呈现扭曲，星系被晕包围着，但是核心没有隆起的核球。 这是一个独立的星系，没有迹象显示最近曾于其他的星系合并或产生交互作用，它没有与银河系有关联的矮椭球或潮汐尾 。三角座星系被归类为无棒，但对星系形状的分析显示星系核有微弱的条状结构；该结构的径向范围约为800秒差距。这个星系的核心是电离氢区，它包含一个辐射量为1.2 × 1039 尔格/秒的超亮X射线源（英语：Ultraluminous X-ray source）；这是本星系群最明亮的X射线源。这个射线源在160天的周期中有20%的调变。然而，核心没有出现超大质量黑洞，因为根据核心区域的恒星速度，在质心位置的黑洞质量上限仅有3,000太阳质量。星系内部有两条明亮的螺旋臂，以及有多个短枝连接内部和外部的螺旋臂。 The main arms are designated IN (north) and IS (south). 。在这个星系中心4'的区域，原子气体被有效的转化为分子气体，导致CO的发射谱线增强。这种效应发生在被星际物质环绕的巨型分子云凝聚作用下。类似的过程也发生在4'之外的区域，但是效率较低。在这个星系中大约10%的气体含量是分子的形式。恒星形成发生的速率与当地的气体密度密切相关，在单位体积内的速率高于邻近的仙女座星系（在三角座星系的恒星形成速率大约是3.4 Gyr−1 pc−2，相较之下仙女座星系只有0.74。）。三角座星系的总积分率约为每年0.45 ± 0.1 太阳质量。尚不确定这一净效率目前是否稳定或是正在下降。根据对这个星系化学成分的分析，它似乎被分成不同组成，有着不同历史的两个部分。在半径30×10^3 ly（9 kpc）的内部星系盘面，具有典型的渐变：从核心线性递减。在这个半径之外，到大约82×10^3 ly（25 kpc），梯度变得更平坦。这表明在内部盘面和外部盘面与星系晕有不同的恒星形成历史，并可能解释星系"由内而外"形成的剧情。这发生星系在空间中生存期间的后期，累积的气体散布在大半径范围，而核心的气体已经被耗尽。其结果是恒星的平均年龄随着与星系核心距离的增加而降低。