Andromedagalaxie

Galaxie Andromedagalaxie
{{{Kartentext}}}
M31-Andromede-16-09-2023-Hamois.jpg
Bild der Andromedagalaxie mit sichtbarem Licht, sichtbar sind zusätzlich die Satellitengalaxien Messier 32 oberhalb und Messier 110 unterhalb des Galaxiezentrums
Vorlage:AladinLite
Sternbild	Andromeda
Position Äquinoktium: J2000.0, Epoche: J2000.0
Rektaszension	Vorlage:RektaszensionEasy <ref name="NED" />
Deklination	Vorlage:DeklinationEasy <ref name="NED" />
Erscheinungsbild
Morphologischer Typ	SA(s)b LINER<ref name="NED" />
Helligkeit (visuell)	3,5 mag<ref name="SEDS" />
Helligkeit (B-Band)	4,3 mag<ref name="SEDS" />
Winkel­ausdehnung	191′ × 62′<ref></ref>
Positionswinkel	35°<ref name="SEDS">SEDS: NGC 224</ref>
Inklination	°
Flächen­helligkeit	13,5 mag/arcmin²<ref name="SEDS" />
Physikalische Daten
Zugehörigkeit	Lokale Gruppe, LGG 11<ref name="NED" /><ref>VizieR</ref>
Rotverschiebung	−0,001 001 ± 0,000 013<ref name="NED" />
Radial­geschwin­digkeit	(−300 ± 4) km/s<ref name="NED" />
Hubbledistanz H0 = 73 km/(s • Mpc)
Entfernung	Vorlage:ZahlExp Lj  <ref name="NED" />
Absolute Helligkeit	mag
Masse	Vorlage:ZahlExp M☉<ref name="Kafle2018" />
Durchmesser	Vorlage:ZahlExp… Vorlage:ZahlExp Lj<ref></ref><ref name="Goodwin">Vorlage:Cite book/URLVorlage:Cite book/MeldungVorlage:Cite book/MeldungVorlage:Cite book/MeldungVorlage:Cite book/MeldungVorlage:Cite book/MeldungVorlage:Cite book/MeldungVorlage:Cite book/Meldung2</ref>
Metallizität [Fe/H]	{{{Metallizität}}}
Geschichte
Entdeckung	{{{Entdecker}}}
Entdeckungsdatum	{{{Entdeckungsdatum}}}
Katalogbezeichnungen
M 31 • NGC 224 • UGC 454 • PGC 2557 • CGCG 535-017 • MCG +07-02-016 • IRAS 00400+4059 • 2MASX J00424433+4116074 • GC 116 • h 50 • Bode 3 • Flamsteed 58 • Hevelius 32 • Ha 3.3 • IRC +40013

Die Andromedagalaxie, auch (veraltet) Andromedanebel oder Großer Andromedanebel genannt, ist mit rund 2,5 Millionen Lichtjahren Entfernung die am nächsten zur Milchstraße gelegene Spiralgalaxie. Sie ist zugleich das entfernteste Objekt, das unter guten Bedingungen ohne technische Hilfsmittel mit bloßem Auge beobachtet werden kann. Sie liegt im Sternbild Andromeda, von dem auch ihr Name stammt. Häufig wird sie auch kurz als M31 bezeichnet nach ihrem Eintrag im Messier-Katalog.

Die Andromedagalaxie ähnelt der Milchstraße. Beide Galaxien beherbergen die gleichen Arten von astronomischen Objekten, aus der „äußeren“ Perspektive auf die Andromedagalaxie besteht jedoch eine bessere Sicht auf die Struktur. Es sind dunkle Staubbänder, Sternentstehungsgebiete und im Außenbereich über 200, möglicherweise 500 Kugelsternhaufen auszumachen. Auch können in immer größeren Bereichen ihre einzelnen Sterne beobachtet werden. Die Galaxie weist im Zentrum ein massereiches Schwarzes Loch von etwa 100 Millionen Sonnenmassen auf, Spiralarme erstrecken sich davon bis zu einer Distanz von rund 80.000 Lichtjahren aus,<ref name="Bergh1991" /> ihr Halo durchmisst über eine Million Lichtjahre.<ref name="Gilbert2012" />

Hinsichtlich des Halos ist die Andromedagalaxie das größte Mitglied der Lokalen Gruppe, einer Ansammlung gravitativ gebundener Galaxien. Die Andromedagalaxie und die ähnlich massereiche Milchstraße sind in der Lokalen Gruppe die beiden mit Abstand massereichsten Mitglieder<ref name="Watkins2010"></ref> und binden jeweils eine Vielzahl von Satellitengalaxien an sich. Die in der jüngeren Literatur angegebenen Werte für die Masse der Andromedagalaxie bewegen sich zwischen 700 und 2500 Milliarden Sonnenmassen,<ref name="Kafle2018">Andromedagalaxie ist leichter als gedacht. Milchstraße und ihr Nachbar haben fast die gleiche Masse. In: scinexx.de. MMCD NEW MEDIA GmbH, 15. Februar 2018, abgerufen am 23. Juni 2020. 
</ref> wovon ihre Sterne etwa 100 Milliarden Sonnenmassen ausmachen.<ref name="Sick2015" /><ref name="Tamm2012" />

Die Andromedagalaxie wird seit langem wissenschaftlich untersucht. Es gelang allerdings erst Ende des 19. Jahrhunderts, dieses zuvor auch in Teleskopen nur als Nebelfleck erscheinende Objekt als Spiralnebel, gebildet aus Sternen, näher zu bestimmen. Anhand der Andromedagalaxie wurde dann in den 1920er Jahren festgestellt, dass Spiralnebel eigenständige, außerhalb der Milchstraße gelegene Sternsysteme sind. Damit schritt der Erkenntnisgewinn einher, dass das Weltall neben der Milchstraße aus zahlreichen weiteren Galaxien besteht. Abweichungen zwischen berechneter und beobachteter Rotation in der Andromedagalaxie deuteten seit etwa 1940 auf Dunkle Materie oder eine Abweichung zur Newtonschen Dynamik hin. Seit der Jahrtausendwende findet man vermehrt Spuren einer zurückliegenden Kollision mit einer anderen Galaxie.<ref>Annette Ferguson: The Stellar Populations (in the Outskirts) of M31. (PDF; 2,5 MB) In: esa.int. Abgerufen am 4. September 2020 (). </ref>

Erforschung

Erste Beschreibungen und Thesen zur Natur

Datei:Auv0175.png

Älteste erhaltene Dar­stel­lung der Andromeda­galaxie (als Punkt­gruppe im Maul des Fisches) in Al-Sufis Buch der Fixsterne (Kopie ca. 1010)<ref>Ivan Debono: The earliest image of another galaxy. In: idebono.eu. Abgerufen am 7. Mai 2018 (). </ref>

Die erste gesicherte Beschreibung der Andromedagalaxie stammt aus dem 10. Jahrhundert n. Chr. vom persischen Astronomen Al-Sufi, der sie „die kleine Wolke“ nannte. Charles Messier schrieb bei der Eintragung in seinen Katalog die Entdeckung allerdings Simon Marius zu.<ref name="Messier1781"></ref> Tatsächlich hatte dieser sie 1612 als erster durch ein Teleskop beobachtet und dabei festgestellt, dass er den Andromedanebel auch mit dem Fernrohr nicht in einzelne Sterne auflösen konnte.<ref></ref> Daher stammt auch die Bezeichnung Andromedanebel.

Mit dem technischen Fortschritt durch das Teleskop kam jedoch bald darauf die – anfangs wenig beachtete – Idee auf, dass diese damals vereinzelt gefundenen, als nebelhaften Sterne bezeichneten Objekte des Firmamants dennoch eigene, entfernte Welten mit wiederum eigenem Firmament sein könnten: So vermutete Christopher Wren in einer Vorlesung über die Verbesserung des Teleskops im Jahr 1657, dass mit dessen Hilfe nun<ref name="whitrow"></ref>

„… a Time would come, when Men should be able to stretch out their Eyes […] and extend them to fifty Feet in length ; by which means they […] find the Galaxy to be Myriads of [Stars] ; and every nebulous Star appearing as if it were the Firmament of some other world, at an incomprehensible Distance, bury’d in the vast Abyss of intermundious Vacuum ; …“<ref>
</ref>

Die genaue Natur dieser Gebilde blieb allerdings lange Zeit ungewiss, selbst Verzeichnisse darüber wurden erst Ende des folgenden Jahrhunderts angefertigt. Oft wurden sie als Teil des Milchstraßensystems angesehen.<ref></ref> Andererseits überlegte im Jahr 1755 auch Immanuel Kant, inspiriert durch kurz zuvor publizierte Gedanken in gleicher Richtung von Thomas Wright,<ref name="whitrow" /> dass sich bei entsprechender Beobachtungsrichtung die elliptische Gestalt aus einem entfernten kreisscheibenförmigen Sternensystems ähnlich der Milchstraße ergeben kann.<ref></ref> Wilhelm Herschel schrieb im Jahr 1785, dass der Andromedanebel vermutlich das Schimmern von Millionen von Sternen sei, ähnlich geformt wie die Milchstraße, und dass eine Verbindung dazwischen unwahrscheinlich sei. Aufgrund seiner Struktur und der leicht rötlichen Färbung des Zentrums verortete er ihn näher als andere derartige Nebel. Sein Abstand schien ihm höchstens die 2000-fache Entfernung des Sterns Sirius zu betragen – für die Grenze der Milchstraße ermittelte er weniger als die 500-fache Entfernung.<ref name="Herschel1785">, siehe Seite 245, 247 und 262.</ref> Mit leistungsfähigeren Teleskopen konnte er kurz darauf die Abgrenzung der Milchstraße allerdings nicht bestätigen,<ref name="Hoskin2009" /> und später kamen ihm Zweifel an der Natur des Nebels, nachdem er dahinterliegende Sterne zu erkennen glaubte;<ref> Vgl. S. 260, Connoissance 31 = Messier 31.</ref> seine früheren Hypothesen bildeten trotzdem einen wichtigen oft aufgegriffenen neuen Ansatz.<ref name="Hoskin2009"></ref><ref name="Scheiner1899" /> So gibt Pierer’s Universal-Lexikon im Jahr 1860 die beiden gegenläufigen Thesen wieder und berichtet gekürzt über eine weitere vielzitierte, auf einer einfachen geometrischen Überlegung basierende Einordnung,<ref></ref> die Friedrich Theodor von Schubert im Jahr 1810 publiziert hatte:

„Wenn unser Auge von der Milchstraße nur um einen Durchmesser derselben entfernt wäre, so würde sie uns nur noch unter einem Winkel von 60° erscheinen, […] und auf 100 Durchmesser unter einem Winkel von 17', also kleiner als der berühmte Nebelfleck in der Andromeda. Sie würde in dieser Entfernung dem bloßen Auge unsichtbar seyn, und durch gewöhnliche Fernröhre als ein Wölkchen von schwachem Licht erscheinen, so wie dieses Wölkchen umgekehrt wider die Gestalt, die Größe und den Schimmer der Milchstraße annehmen würde, wenn wir ihm nahe genug wären. Wenn man nun in der That am Himmel solche kleine Lichtmassen, denen die Astronomen den Namen Nebelflecke gegeben haben, entdeckt, muß man dann nicht schließen, daß sie nichts anders sind, als Milchstraßen, die wenigstens um 100 ihrer Durchmesser von uns entfernt sind?“<ref></ref>

Allerdings vermutete Schubert dies wie zuvor Wren für jedweden Nebelfleck, während Messier in seinem rund 100 Beobachtungen umfassenden Katalog bereits auf die teilweise sehr unterschiedliche Gestalt der Nebelflecke hingewiesen und Herschel mit seinen tausenden verzeichneten beobachteten Objekten eine grobe Typisierung der Nebelflecke vorgenommen hatte.

Erste Zeichnungen des Andromedanebels publizierten Guillaume Le Gentil im Jahr 1759<ref></ref> und Charles Messier im Jahr 1807. Detailliertere Erkenntnisse über die Gestalt fanden George Phillips Bond im Jahr 1847 und später Étienne Léopold Trouvelot mit dem Great-Harvard-Reflektor und Lawrence Parsons im Jahr 1871 mit seinem 6-Fuß-Teleskop, die er 1885 publizierte.<ref>
</ref><ref></ref> Allerdings zeigten erst Fotografien des Andromedanebels aus den Jahren 1887 und 1888 von Edward Emerson Barnard und von Isaac Roberts die Gestalt umfassend<ref name="Wilson1899"></ref> und lieferten so weitere, verschieden interpretierte Indizien zur Natur dieses Nebels. Roberts selbst sah darin ein entstehendes Sonnensystem, um dessen zentrale Sonne sich Ringe ausgebildet haben und sich bereits Planeten aus den dort befindlichen Nebeln M110 (h 44) und M32 (h 51) formen.<ref></ref> John Reynolds vermutete im Jahr 1914 aufgrund der Ähnlichkeit des aus Fotografien ermittelbaren Helligkeitsverlaufs von M31 mit jenen von Reflexionsnebeln um Sterne, dass es sich auch bei M31 um einen solchen handle.<ref name="Reynolds1913"></ref> Hingegen favorisierte Arthur Stanley Eddington ein Jahr später die Hypothese, dass die Spiralnebel separate „island universes“ seien, und begründete diese Interpretation damit, dass in der Milchstraßenebene deutlich weniger Spiralnebel gefunden wurden als in höheren galaktischen Breiten. Dies ließ sich durch die in der Milchstraßenebene beobachteten dunklen Bänder erklären, die das Licht der weit entfernten dahinterliegenden Nebel absorbieren. Derartige dunkle Bänder waren zudem auch in Fotografien von Spiralnebeln zu erkennen.<ref name="Eddington1914"></ref> Die Spiralform von M31 selbst wurde schon zuvor, kurz nach der Entdeckung von Spiralnebeln um das Jahr 1850 durch Parsons’ Vater, für möglich gehalten<ref></ref> und später, gestützt auf weitere Fotografien, als erwiesen angesehen.<ref name="Wilson1899" /><ref name="Scheiner1899AN" /><ref name="Reynolds1913" />

• Zeichnung des Andromeda­nebels sowie der nahe­gelegenen, als kleine Nebel er­scheinenden Galaxien M32 (unterhalb) und M110 (rechts oberhalb), Charles Messier, 1807
  Zeichnung des Andromeda­nebels sowie der nahe­gelegenen, als kleine Nebel er­scheinenden Galaxien M32 (unterhalb) und M110 (rechts oberhalb), Charles Messier, 1807
• Zeichnung, Étienne Léopold Trouvelot, 15 Zoll-Refraktor, 1874
  Zeichnung, Étienne Léopold Trouvelot, 15 Zoll-Refraktor, 1874
• Fotografie des Andromedanebels, Edward Emerson Barnard, 1887
  Fotografie des Andromedanebels, Edward Emerson Barnard, 1887

Ein sternartiges Aufleuchten und Abklingen im Jahr 1885 nahe dem Zentrum des Andromedanebels galt in der Folgezeit als wichtiges Argument für die Nähe des Andromedanebels. Es war lange kein Vorgang denkbar, der so viel Energie freisetzen konnte, um eine derartige Helligkeit bei größerer Entfernung zu erklären. Einer der Entdecker dieses Ereignisses, Ernst Hartwig, überlegte beispielsweise, ob die Beobachtung aus gerade entflammten Gasmassen im Andromedanebel resultierte, die zuvor mit niedriger Temperatur schwach geleuchtet hatten und nun in Helligkeit den früher in gleicher Weise entstandenen Kern des Nebels übertrafen.<ref></ref>

Mit Hilfe der Spektroskopie erkannte William Huggins bereits im Jahr 1864, dass der Andromedanebel und M32 sich ähnelten, und unterschied sie von den durch Spektrallinien charakterisierten planetarischen Nebeln;<ref name="Huggins1864"></ref> doch ließen sich die Spektren nicht abschließend einordnen.<ref></ref> Dies gelang Julius Scheiner im Jahr 1899 durch inzwischen möglich gewordene Fotografien der lichtschwachen Spektren. Mit einer 7,5 Stunden lang belichteten Aufnahme stellte er fest, dass

„die bisherige Vermuthung, dass die Spiralnebel Sternhaufen seien, zur Sicherheit erhoben ist,“

und fand es damit und aufgrund von weiteren Merkmalen naheliegend, wenn die Milchstraße ein Spiralnebel wie Andromeda wäre.<ref name="Scheiner1899AN"></ref>

Vesto Slipher berechnete 1912 anhand der Blauverschiebung der Spektrallinien die heliozentrische Radialgeschwindigkeit von M31 auf 300 km/s in Richtung auf die Sonne, die höchste bis dahin bei einem Objekt festgestellte<ref></ref> (moderne Messungen ergeben 300 ± 4 km/s).<ref name="Courteau1999" /><ref name="Mateo1998"></ref> Kurz darauf entdeckte er an einem anderen Spiralnebel Geschwindigkeitsverläufe in den Spektrogrammen, die auf eine Rotation der Spirale hindeuten, und fand auch Indizien für diese Rotation in den Spektrogrammen des Andromedanebels.<ref></ref> Eine Reihe teilweise noch größerer und unterschiedlich gerichteter Radialgeschwindigkeiten von Spiralnebeln, die er in der Folgezeit ermittelt hatte, und die sich grundsätzlich von denen der Sterne unterscheiden, hielt er für einen Beleg für deren „island universe“-Natur.<ref></ref> Die Rotation des Andromedanebels bestätigte und quantifizierte Francis G. Pease im Jahr 1918.<ref></ref>

Entfernung

Lange Zeit fehlten in der Astronomie sichere Methoden zur Bestimmung größerer Entfernungen, weshalb man sich in unterschiedlichen Ansätzen auf jeweils andere plausibel erscheinende Vermutungen stützte und ganz verschiedene Ergebnisse erhielt. Beispielsweise folgerte Johann Friedrich Schultz um das Jahr 1800 aus dem von Herschel aufgrund von Farbeindrücken zeitweise geglaubte Abstand zum Andromedanebel und der seinerzeit unbestimmbar kleinen Parallaxe zu Fixsternen eine Entfernung von mindestens 12.000 Lichtjahren.<ref></ref> In einem anderen Ansatz führte Julius Scheiner im Jahr 1900 die geometrische Einordnung weiter. Motiviert durch die Erkenntnisse aus seiner Spektralanalyse und aufgrund vieler übereinstimmender Merkmale zwischen dem Andromedanebel und der Milchstraße überlegte er, dass beide Systeme auch in der Größe „in roher Annäherung“ übereinstimmen könnten. Unter dieser Voraussetzung ergab sich aus der scheinbaren Ausdehnung am Firmament von 3° ein 20-facher Abstand des Durchmessers der Milchstraße – nach heutigem Kenntnisstand ein bis auf wenige Prozent zutreffender Wert. Damals errechnete Scheiner 0,5 Millionen Lichtjahre aufgrund einer geringeren bekannten Ausdehnung der Milchstraße.<ref></ref> In ähnlicher Weise verglich Max Wolf im Jahr 1912 Strukturen der Milchstraße mit denen von Spiralnebel und ermittelte so eine Entfernung von 32.000 Lichtjahren, womit sich allerdings für ihn unerwartet kleine Spiralnebel ergaben.<ref></ref> Andere Forscher vermuteten in dieser Zeit einen Zusammenhang des Andromedanebels mit darin beobachteten Sternen, damit eine nahe Lage innerhalb der Milchstraße und hielten Entfernungen von unter 100 Lichtjahren für denkbar.<ref></ref><ref name="Linke1914" />

Wesentliche Fortschritte gelangen in der Folgezeit. An vier in Spiralnebeln beobachteten Novae erkannte Heber Curtis im Jahr 1917, dass diese im Mittel 10 Magnituden lichtschwächer als andere Novae waren, was durch eine 100-fach größere Entfernung von der Milchstraße erklärbar ist.<ref name="Curtis1917"></ref> Unter Einbeziehung von Novae im Andromedanebel folgerte Harlow Shapley daraus noch im selben Jahr einen Abstand von rund 1 Million Lichtjahren, sah das aber im Widerspruch zu der Erscheinung aus dem Jahr 1885 und einem vermeintlich erkennbaren Rotationswinkel von Spiralnebeln zwischen zeitlich versetzt aufgenommenen Fotografien.<ref></ref> Knut Lundmark wertete hingegen die von ihm dann auf dem gleichen Weg bestimmte etwa halbe Entfernung als plausibel.<ref></ref> Von Shapley und Curtis wurden die Argumente, die für eine Lage des Andromedanebels am Rande der Milchstraße oder weit außerhalb sprachen und somit die Struktur des Universums klären halfen, in der sogenannten „Great Debate“ im Jahr 1920 zusammengetragen.

Datei:Hubble’s panoramic view of the Andromeda Galaxy (heic2501a).jpg

In der detaillierten Aufnahme durch das Hubble-Weltraumteleskop sind tausende Sternhaufen<ref name="Loff2015">Sarah Loff: Hubble’s High-Definition Panoramic View of the Andromeda Galaxy. 24. Februar 2015, abgerufen am 9. Januar 2019 (). </ref> und über 200 Millionen einzelne Sterne zu sehen,<ref>Hubble traces hidden history of the Andromeda Galaxy. esa, 16. Januar 2025, abgerufen am 6. Februar 2026 (). </ref> darunter auch 175 Cepheiden, die für eine präzise Entfernungs­bestimmung genutzt wurden.<ref name="Wagner2015" />

Weitere Methoden zur Entfernungsbestimmung wurden in der Folgezeit entwickelt. Aus der örtlichen Verteilungsdichte weiterer zwischenzeitlich um die Andromedagalaxie beobachteter Novae wurde Anfang der 1920er Jahre eine Entfernung von umgerechnet 3 Millionen Lichtjahren bestimmt.<ref></ref> Ernst Öpik entwarf ein Modell der Andromedagalaxie anhand der von Francis Pease spektroskopisch gemessenen Umlaufgeschwindigkeiten ihrer Sterne und leitete daraus einen Abstand von umgerechnet rund 1,5 Millionen Lichtjahren ab.<ref name="Öpik1922"></ref> Im Jahr 1923 gelang es Edwin Hubble mithilfe des kurz zuvor erbauten, mit 2,5 Meter Durchmesser weltweit größten Teleskops veränderliche Sterne der Cepheiden-Klasse im Andromedanebel zu entdecken, deren Entfernung auf 900.000 Lichtjahre zu berechnen und Shapley zu überzeugen,<ref name="Hoeppe2003"></ref> dass der Andromedanebel – und damit alle Spiralnebel – separate Galaxien sind.<ref name="Hubble1929"></ref><ref name="Gondolatsch1956"></ref><ref name="spacetelescope2011">Originaldokumente, Erläuterungen:
Hubble’s Famous M31 VAR! plate. In: Carnegie Institution for Science. Abgerufen am 6. Juni 2020 (). 
Snapshots of the star that changed the Universe. In: Europäische Südsternwarte. Abgerufen am 6. Juni 2020 (). </ref> Er nutzte dafür die an Cepheiden in einer nahegelegenen Satellitengalaxie der Milchstraße ermittelte Perioden-Leuchtkraft-Beziehung, mit der er auf die Leuchtkraft und daraus auf die Entfernung der Cepheiden in der Andromedagalaxie schloss.<ref name="Hubble1929" /><ref name="Gondolatsch1956" /> Anfang der 1930er Jahre entdeckten Walter Baade und Fritz Zwicky einen plausiblen Vorgang für das Aufleuchten im Jahr 1885, den sie als „Super-nova“ bezeichneten.<ref>
</ref> Zudem fand Walter Baade Anfang der 1950er Jahre mit Hilfe des gerade fertiggestellten, 5 Meter durchmessenden Hale-Teleskops heraus, dass die von Hubble herangezogenen Cepheiden einer bis dahin unentdeckten, doppelt so hellen Klasse angehörten, und korrigierte die Entfernung auf über 2 Millionen Lichtjahre.<ref name="Baade1957"></ref><ref>Nick Allen: The Cepheid Distance Scale: A History – Section 2: The Great Debate and the Great Mistake: Shapley, Hubble, Baade. Archiviert vom Vorlage:IconExternal (nicht mehr online verfügbar) am 10. Dezember 2007; abgerufen am 6. Juni 2020 (). </ref>

Die Ausrüstung von Großteleskopen mit sehr lichtempfindlichen CCD-Bildsensoren ermöglichte die Auswertung weiterer Sterntypen. So ergab die Analyse des „Tip of the Red Giant Branch“ im Jahr 1986 eine Entfernung von 2,47 Millionen Lichtjahren und im Jahr 1987 gelang die Entdeckung und Auswertung von RR-Lyrae-Sternen im Andromedanebel, wodurch sich die Entfernung auf 2,41 Millionen Lichtjahre mit einer Genauigkeit von 7 % bestimmen ließ.<ref></ref><ref></ref> Im Jahr 1998 gelang eine genaue Entfernungsbestimmung anhand sogenannter Red Clump Stars zu 2,56 Millionen Lichtjahren bei einer systematischen und statistischen Unsicherheit von 1,6 % und 2,2 %.<ref></ref> Auch die Vermessung eines bedeckungsveränderlichen Sterns in M31 durch das Institut d’Estudis Espacials de Catalunya/CSIC im Jahr 2005 ergab eine Entfernung von 2,52 ± 0,14 Millionen Lichtjahren.<ref></ref> Nachfolgende genauere Untersuchungen an den Cepheiden mit dem Hubble-Weltraumteleskop sowie dem „Tip of the Red Giant Branch“ ergaben ähnliche Entfernungen mit nochmals verbesserter Präzision.<ref name="Wagner2015"></ref><ref name="Conn2015"></ref>

Satellitengalaxien

Datei:Lokale gruppe.svg

Lokale Gruppe: Zu erkennen ist die Position der Satellitengalaxien rund um die Andromedagalaxie

→ Hauptartikel: Liste der Satellitengalaxien von Andromeda

Ende des 18. Jahrhunderts fielen Charles Messier während einer Beobachtung des Andromedanebels im Sichtfeld seines Teleskops zwei weitere Nebel auf, die den Andromedanebel zu begleiten schienen.<ref> (S. 461)</ref> Nachdem Edwin Hubble Anfang des 20. Jahrhunderts die Entfernungsbestimmung mittels Cepheiden gelang, stellte er fest, dass diese drei Objekte auch in der dritten Dimension des Raumes, in Sichtrichtung, nahe beieinander liegen: Sie sind damit Mitglieder der von ihm gefundenen Lokalen Gruppe von Galaxien, in der die Andromedagalaxie mit diesen zwei Begleitgalaxien Messier 32 und NGC 205 ein untergeordnetes System bilden.<ref name="Hubble1936 S77" /> Sidney van den Bergh erkannte im Jahr 1968, dass weitere zuvor bekannte Galaxien dem Andromeda-System zugeordnet werden können, namentlich NGC 147, NGC 185 und der Dreiecksnebel (M33).<ref></ref> Kurz darauf fand van den Bergh mit Hilfe eines speziellen Teleskops mit weitem Sichtfeld und besonders empfindlicher Fotoplatten vier weitere, zuvor unbekannte Galaxien und bezeichnete sie mit Andromeda I–IV.<ref></ref> Mit dieser Kombination von Teleskop und Fotoplatten wurde in den 1980er und 1990er Jahren eine großräumige Himmelsdurchmusterung durchgeführt, in der im Jahr 1998 die Satellitengalaxien Andromeda V, VI und VII gefunden wurden. Nachfolgende Untersuchungen mithilfe des Hubble-Weltraumteleskops zeigten umgekehrt, dass Andromeda IV weiter entfernt ist und nicht zur lokalen Gruppe gehört.<ref></ref>

Datei:Survey of Andromeda's satellite galaxies (opo2509).jpg

Aufnahme von M31 und einiger Satellitengalaxien

Weitere Begleitgalaxien wurden mit größeren Teleskopen, ausgestattet mit Optiken für ein weites Sichtfeld, mit gegenüber Fotoplatten empfindlicheren CCD-Bildsensoren und mittels durch Computer automatisierter Bildauswertungen entdeckt, beispielsweise die Galaxien Andromeda XI–XIII<ref name="Martin2006"></ref> mithilfe der Megacam des CFHT. Diese Untersuchung<ref name="Martin2006" /> ließ auch eine Abschätzung zu, dass sich 25 bis 65 Satellitengalaxien um die Andromedagalaxie befinden müssten. Mit diesem Teleskop wurden in der Folgezeit auch die Galaxien Andromeda XXI–XXVII<ref name="Martin2009"></ref><ref name="Richardson2011" /> entdeckt, weitere mittels SDSS und Pan-STARRS. Seit dem Jahr 2013 sind 40 kleinere Galaxien bekannt, die M31 umgeben. Bei fast allen diesen Galaxien ist die gravitative Bindung an die erheblich schwerere Andromedagalaxie nachgewiesen. An einer Auswahl von 27 Galaxien wurde überwiegend anhand des „Tip of the Red Giant Branch“ festgestellt, dass 13 in einer Entfernung von 67 bis 134 kpc, 10 in 134 bis 268 kpc und 4 in 268 bis 482 kpc lagen.<ref name="Conn2015" /> Die meisten Satellitengalaxien von M31 sind kugelförmig oder irregulär geformt. Viele befinden sich in einer Ebene<ref></ref> und sind deshalb möglicherweise die Überreste einer weit zurückliegenden Verschmelzung von M31 mit einer anderen Galaxie.<ref></ref>

Eigenbewegung

Die Bewegung der Andromedagalaxie in Bezug auf die Milchstraße untersuchten Jaan Einasto und Donald Lynden-Bell im Jahr 1982; sie ermittelten eine Radialgeschwindigkeit in Richtung des Zentrums der Milchstraße von 123 km/s und eine Transversalgeschwindigkeit von 60 km/s.<ref></ref> Dieser Wert der Radialgeschwindigkeit stimmte mit dem Ergebnis von John N. Bahcall und Scott Tremaine aus dem Jahr zuvor überein,<ref name="Bahcall1981" /> und neuere Untersuchungen zeigen, dass die Andromedagalaxie sich dem Milchstraßenzentrum mit einer Radialgeschwindigkeit von etwa 114 km/s nähert.<ref name="Loeb2007"> Vergleiche Gleichung (5).</ref> Dieser Wert unterscheidet sich von der heliozentrischen Radialgeschwindigkeit, d. h. der Geschwindigkeit, mit der sich M31 auf die Sonne zubewegt. Da die Sonne ihrerseits um das galaktische Zentrum der Milchstraße kreist und sich dabei derzeit auf M31 zubewegt, besitzt die heliozentrische Radialgeschwindigkeit von M31 mit etwa 300 km/s einen deutlich höheren Betrag.

Die Transversalgeschwindigkeit von M31 konnte im Jahr 2012 erstmals anhand von präzisen Sternfeld-Untersuchungen innerhalb der Galaxie mit dem Hubble-Weltraumteleskop gemessen werden.<ref name="Marel2012"></ref> Die Messungen ergeben eine Transversalgeschwindigkeit von 17 km/s und bestätigen damit zwischenzeitliche Schätzungen, dass diese 20 km/s nicht wesentlich übersteigt.<ref name="Courteau1999"></ref> Zudem ergab sich eine etwas kleinere Radialgeschwindigkeit von 109 km/s. Untersuchungen der Satellitengalaxien von M31 aus dem Jahr 2016 deuten hingegen auf eine höhere Transversalgeschwindigkeit von 150 km/s hin; Messungen mit dem Astrometriesatelliten Gaia liegen etwas darunter.<ref></ref><ref name="Marel2019"></ref><ref></ref> Nach der Entdeckung von H₂O-Masern im Jahr 2011 scheint eine genauere Messung der Eigenbewegung, wie dies bereits im Fall des Dreiecksnebels gelang, in naher Zukunft möglich zu sein.<ref name="Darling2011"></ref>

Computersimulationen lassen erwarten, dass die Andromedagalaxie in 4 bis 10 Milliarden Jahren mit der Milchstraße kollidieren wird und beide zu einer elliptischen Galaxie oder, durch eine besondere Form der Wechselwirkung von Galaxien, zu einer Polarring-Galaxie verschmelzen werden.<ref></ref><ref></ref>

Masse und Rotation

Vorlage:Chart Eine erste Bestimmung der Masse der Andromedagalaxie führte Ernst Öpik zusammen mit der Entfernungs­bestimmung im Jahr 1922 durch. Er überlegte, dass die Sterne durch die von der Masse hervorgerufene Gravitation auf kreisförmige Umlaufbahnen um das Zentrum gelenkt werden. Für diese Umlaufbahn ergibt sich die Masse unmittelbar aus Umlaufgeschwindigkeit und Durchmesser: Mit einer von Francis G. Pease zuvor spektroskopisch gemessenen Umlauf- bzw. Rotationsgeschwindigkeit mussten sich nahe dem Zentrum 1,8 Milliarden Sonnenmassen (M_☉) befinden, hochgerechnet auf die gesamte Galaxie ergeben sich 4,5 Milliarden M_☉.<ref name="Öpik1922" /> Einen ähnlichen Wert berechnete auch Edwin Hubble unter Berücksichtigung seiner Entfernungsbestimmung.<ref name="Hubble1929" /> Rund 10 Jahre später dehnten Horace Babcock sowie Arthur Bambridge Wyse und Nicholas Mayall diese Methode auf einen wesentlich größeren Bereich mit 3,2° Durchmesser aus, und bestimmten so unter Vermeidung der Hochrechnung eine deutlich höhere Masse von rund Vorlage:ZahlExp M_☉.<ref name="Babcock1939"></ref><ref name="Wyse1942"></ref> Mit der durch Baade berichtigten Entfernung von rund 2,3 Millionen Lichtjahren errechnete Maarten Schmidt im Jahr 1957 dann eine Masse von Vorlage:ZahlExp M_☉, 94 % davon innerhalb eines Radius von 44 kpc.<ref name="Schmidt1957"></ref>

Während Öpik ein konstantes Massendichte-Leuchtkraftdichte-Verhältnis für seine Hochrechnung voraussetzte<ref name="Öpik1922" /> und Schmidt dieses als mit seinen Beobachtungen vereinbar ansah,<ref name="Schmidt1957" /> gelangten Babcock, Wyse und Mayall zu einem anderen Ergebnis. Sie folgerten aus der Rotationskurve, die für größere Distanzen einen nahezu horizontalen Verlauf hat, dass ein Großteil der Masse in diesem Bereich vorhanden sein muss. Ein Vergleich mit dem im Außenbereich abnehmenden Helligkeitsverlauf zeigte ein dort deutlich zunehmendes Massendichte-Leuchtkraftdichte-Verhältnis. Sie überlegten, ob Absorption,<ref name="Babcock1939" /> eine neue Dynamik<ref name="Babcock1939" /> oder eine wenig leuchtende Materieart<ref name="Wyse1942" /> die Ursache sei. Vera C. Rubin und Kent Ford bestätigten im Jahr 1970 das Phänomen<ref name="Rubin1970" /> und fanden es in der Folgezeit bei einer Reihe von Spiralgalaxien;<ref></ref> Rubin sah das als Evidenz für Dunkle Materie in den Außenbereichen der Spiralgalaxien.<ref></ref>

Nachdem Anfang der 1950er Jahre erstmals Radioemissionen von M31 entdeckt worden waren,<ref></ref><ref>
</ref> führte man bald darauf die Massebestimmung auch anhand von Rotationskurven an der HI-Linie umlaufender neutraler Wasserstoffwolken durch.<ref name="Hulst1957"> M_HI und Ringradius für <math>c = 1{,}26</math></ref> Diese Untersuchungen ergaben eine etwas höhere Masse im Bereich bis zu 30 kpc von Vorlage:ZahlExp M_☉.<ref name="Newton1977"></ref> Spätere Untersuchungen zeigten, dass sich auch die Spiralstruktur in der HI-Emission feststellen lässt, und unter deren Berücksichtigung keine zusätzliche, nichtleuchtende Masse bis zu einem Radius von 28 kpc erforderlich ist.<ref name="Braun1991"></ref> Für einen größeren Radius von 159 kpc um das Zentrum der Andromedagalaxie ergibt sich extrapoliert eine Masse Vorlage:ZahlExp M_☉ oder, noch weiter gefasst, Vorlage:ZahlExp M_☉.<ref></ref><ref name="Corbelli2010"></ref> Die Autoren einer dieser Studien sehen den Kenntnisstand sowohl im Einklang mit postulierter Dunkler Materie, alternativ auch in Übereinstimmung mit einer modifizierten newtonschen Dynamik.<ref name="Corbelli2010" />

Bereits im Jahr 1936 überlegte Edwin Hubble, dass für die Mitglieder der Lokalen Gruppe eine Massenbestimmung aus den einzelnen, leicht zu bestimmenden Radialgeschwindigkeiten ableitbar ist.<ref name="Hubble1936 S77"></ref> Zwei verschiedene derartige Methoden wurden in Untersuchungen um das Jahr 1980 verglichen. Die Methoden lieferten unterschiedliche Größenordnungen, Vorlage:ZahlExp M_☉ unter der Anwendung des Virialsatzes und Vorlage:ZahlExp M_☉, was erheblich besser mit extrapolierten Messungen an HI-Gebieten übereinstimmt.<ref></ref><ref name="Bahcall1981"></ref> Die Bewegung zwischenzeitlich gefundener Andromeda-Satellitengalaxien sowie im Außenbereich der Andromedagalaxie liegende Kugelsternhaufen und planetarische Nebel wurden im Jahr 2000 zur Massenbestimmung des Halos der Galaxie herangezogen, womit sich eine Gesamtmasse von Vorlage:ZahlExp M_☉ bei einer Skalenlänge von nun 90 kpc ergab.<ref></ref> Auch zur Erklärung der in dieser Zeit entdeckten Sternströme um die Andromedagalaxie ist eine Masse von Vorlage:ZahlExp M_☉, nach neueren Untersuchungen von Vorlage:ZahlExp M_☉, erforderlich.<ref></ref><ref></ref> Eine jüngere Vermessung im äußeren Halo befindlicher Kugelsternhaufen liefert mit Vorlage:ZahlExp M_☉ ähnliche Resultate.<ref></ref> Die im Jahr 2017 abgeschlossenen Untersuchungen der dreidimensionalen Bewegung der Andromedagalaxie und des Dreiecksnebels mithilfe des Hubble-Weltraumteleskops ergaben eine Masse von Vorlage:ZahlExp M_☉ mit einer Unsicherheit von etwa einem Faktor 2.<ref></ref> In einer im Jahr 2018 verfassten Studie wird eine Masse von Vorlage:ZahlExp M_☉ aus der Untersuchung der Fluchtgeschwindigkeit ermittelt. Weiterhin gibt sie einen Überblick über eine Vielzahl vorangegangener Untersuchungen und dass sich alle deren Ergebnisse für die Masse der Andromedagalaxie zwischen Vorlage:ZahlExp M_☉ und Vorlage:ZahlExp M_☉ bewegen.<ref name="Kafle2018" />

Halo

Datei:M31, GS (nomenclature structures in the outer halo of the galaxy).jpg

Langbelichtete Aufnahme von M31, rechts teilweise invertiert, zur Ver­deut­lichung der Struktur des Halos: Nomenklatur<ref></ref> der Sternströme und Kontour des „Giant Stellar Streams“ (GS)

Den Helligkeitsverlauf der Andromedagalaxie kartographierte Gerard de Vaucouleurs Ende der 1950er Jahre und stellte dabei eine überlagerte sphärische Komponente fest, die die Galaxie überspannt. Diese Komponente folgte dem von de Vaucouleurs zuvor gefundenen Profil von elliptischen Galaxien, bei dem die Magnitude der Flächenhelligkeit reziprok zur vierten Potenz des Abstandes vom Zentrum (B ~ ¹∕_r⁴) abnimmt. Sie dominiert die Helligkeit der Galaxie nahe dem Zentrum und, wenn man ihren Verlauf extrapoliert, in einer Entfernung von über 3°, einem Bereich, in dem Walter Baade bereits Sterne der Andromedagalaxie gefunden hatte.<ref></ref> Weitere Untersuchungen bestätigen diese Komponente bis zu einer Entfernung von etwa 20 kpc und bezeichnen sie als Halo.<ref></ref>

Im Jahr 2005 wurde mit Hilfe des 10 Meter durchmessenden Keck-Teleskops eine darüber hinausgehende Struktur entdeckt. Während die zuvor bekannte Komponente aus Sternen hoher Metallizität besteht, wird die ausgedehntere Struktur von Sternen geringerer Metallizität gebildet. Ihr Helligkeitsverlauf fällt reziprok zu r^2,3 mit der Entfernung ab (B ~ ¹∕_r^2,3).<ref></ref> Selbst in einem Abstand von 175 kpc (über 500.000 Lichtjahren) vom Zentrum konnten durch spektroskopische Zuordnung von einzelnen Roten Riesen noch Sterne der Galaxie nachgewiesen werden.<ref name="Kayser2007">Rainer Kayser: Noch größer als gedacht. In: astronews.com. 9. Januar 2007, abgerufen am 5. Juni 2020. </ref><ref name="Gilbert2012"></ref> Im Jahr 2001 wurde zudem ein großer Sternstrom im Halo der Andromedagalaxie entdeckt, der in der Literatur als „Giant Stellar Stream“ bezeichnet wird.<ref></ref> Ein weiterer wurde später auch im nordwestlichen Bereich der Galaxie gefunden, der sich über 100 kpc ausdehnt.<ref name="McConnachie2009" /><ref name="Richardson2011"></ref>

Bis zu einer Entfernung von beinahe 300 kpc vom Zentrum, dem Virialradius, sind die ionisierten Elemente Silizium und Kohlenstoff nachweisbar<ref name="hubblesite2015">Hubble Finds Giant Halo Around the Andromeda Galaxy. Abgerufen am 6. Juni 2020 (). </ref><ref>Andromeda-Galaxie – unsere Nachbargalaxie hat riesigen Halo. Abgerufen am 6. Juni 2020. </ref> und lassen in diesem Gebiet insgesamt eine Masse von Vorlage:ZahlExp M_☉ an Gas vermuten.<ref name="Lehner2015"></ref> Diese Entdeckung gelang, indem mithilfe des Hubble-Weltraumteleskops und des Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer die charakteristische Absorption dieser Elemente im Ultraviolettspektrum des Lichts dahinterliegender Quasare festgestellt wurde.<ref name="Lehner2015" /> Weitere Indizien können aus kleineren Satellitengalaxien gewonnen werden, die erst ab einer Entfernung von 270 kpc eine Signatur von eingebettetem Wasserstoff aufweisen. Bei Satellitengalaxien mit geringeren Entfernungen könnte der Wasserstoff durch Wechselwirkung mit dem im Halo von M31 enthaltenen Gas abgezogen worden sein.<ref></ref><ref></ref>

Ob sich Dunkle Materie im Halo der Andromedagalaxie oder der Milchstraße durch MACHO manifestiert, wurde über den Mikrolinseneffekt seit den 1990er Jahren untersucht. Viele Observatorien versuchten, diesen Effekt zu beobachten, unter anderem mit dem Mayall Telescope, dem Isaac Newton Telescope, dem Télescope Bernard Lyot, dem Himalayan Chandra Telescope, dem Vatican Advanced Technology Telescope, dem Pan-STARRS und dem Cassini-Teleskop in Loiano. Die Resultate bis zum Jahr 2015 deuten darauf hin, dass wahrscheinlich weniger als 30 % der Masse des Halos aus MACHOs besteht.<ref></ref><ref></ref> Insbesondere die Annahme Primordialer Schwarzer Löcher als wesentlicher Bestandteil konnten mithilfe der Hyper-SuprimeCam des Subaru-Teleskops untersucht und widerlegt werden.<ref></ref>

Staub- und Gasstruktur

Datei:Andromeda galaxy - Spitzer - Herschel.jpg

Infrarotemission von M31. Links: Der Wellen­längen­bereich 24–160 µm aufgenom­men mittels des Spitzer-Weltraum­tele­skops; die zentrumnahe, 1–1,5 kpc große Ring­struktur erscheint auf­grund ihrer höheren Temperatur in dieser Abbildung blaugrün. Rechts: Der Wellen­längen­bereich 250–500 µm aufgenommen mit­hilfe des Herschel-Weltraumteleskops; der „10-kpc-Ring“ ist in dieser Darstellung weißlich, der gut er­kennbare weiter außen liegende Staub aufgrund der geringeren Temperatur bräunlich.

Arthur Stanley Eddington wies im Jahr 1914 auf die dunklen Bänder hin, die Spiralnebel durchziehen, und interpretierte sie als absorbierende Materie in den Nebeln.<ref name="Eddington1914" /> Edwin Hubble erkannte bald darauf, dass es sich dabei nur um Staub, vielleicht gepaart mit Gas, handeln kann.<ref name="Hubble1936 DUST"></ref> Erste direkte Beobachtungen des nur im Infraroten leuchtenden kalten Staubs und darauf aufbauende quantitative Auswertungen gelangen Anfang der 1980er Jahre durch Überwindung der störenden Atmosphäre mithilfe des Infrared Astronomical Satellite. Damit wurde M31 im Jahr 1984 im Wellenlängenbereich von 12–100 µm untersucht, woraus eine Staubmasse von 3000 M_☉ errechnet wurde.<ref></ref> Nachfolgende Beobachtungen mithilfe des Infrared Space Observatory im Jahr 1998 ergaben eine Staubmasse von Vorlage:ZahlExp M_☉, überwiegend mit einer Temperatur von 16 Kelvin in einem Ring mit einem Radius von 10 bis 12 kpc und einem schwächeren in 14 kpc um das Zentrum; nahe dem Zentrum hat der Staub eine Temperatur von 28 Kelvin.<ref></ref> Die Analysen mithilfe des Infrared Space Observatorys wurden anhand genauerer Abbildungen im Jahr 2006 unter Verwendung des Spitzer-Weltraumteleskops und im Jahr 2012, erweitert auf 500 µm Wellenlänge mithilfe des Herschel-Weltraumteleskops, weitgehend bestätigt.<ref name="Gordon2006"></ref> Es zeigte sich, dass die Galaxie Vorlage:ZahlExp M_☉ Masse an Staub aufweist, von denen 78 % in den zwei Ringen enthalten sind.<ref></ref> Die Aufnahme des Spitzer-Weltraumteleskops zeigt einen Ring nahe dem Zentrum mit einem Durchmesser von 1–1,5 kpc, der etwa 0,5 kpc dezentriert ist.<ref name="Block2006"></ref> Es fand sich zudem ein weiterer Staubring im Radius von 5,6 kpc, die Ausdehnung des „10-kpc-Rings“ wurde bis auf einen Radius von 11,2 kpc beziffert,<ref name="Draine2014" /> und eine überlagerte Spiralstruktur wurde festgestellt.<ref name="Gordon2006" /> Der Staub setzt sich zu 75 % aus Silicaten und Siliciumdioxid und zu 25 % aus kohlenstoffhaltigen Verbindungen zusammen. Polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe haben darin einen Anteil von 4 %. Die höhere Temperatur des Staubes im Zentrum entsteht durch die intensivere Strahlung der dort dichter auftretenden Sterne.<ref name="Draine2014"></ref>

Erste Untersuchungen der Masse von nicht ionisiertem Wasserstoff (HI) aus den 1950er Jahren ergaben Vorlage:ZahlExp M_☉, und seine Verteilung zeigt einen ausgeprägten Ring in einem Radius von 10–12 kpc um das Zentrum von M31.<ref name="Hulst1957" /> Nach neueren Untersuchungen beträgt sie mit Vorlage:ZahlExp M_☉ etwa das 100-fache der Staubmasse.<ref name="Corbelli2010" /> Bei diesen Untersuchungen stellte man die Spiralstruktur auch in der HI-Emission fest<ref name="Braun1991" /> und es zeigte sich eine verformte Scheibenstruktur<ref name="Newton1977" /> der Galaxie. Angeregter Wasserstoff wurde anhand der Hα-Linie im Jahr 1994 kartographiert. Es zeigte sich eine starke Übereinstimmung mit der Strahlung im fernen Infrarot, insbesondere Bereiche des 10-kpc-Rings treten prominent hervor und deuten dort auf H-II-Gebiete der Sternentstehung hin.<ref></ref>

Mit Hilfe eines indirekten Nachweises über eine Emission des in Spuren vorhandenen Kohlenmonoxid (CO)<ref></ref> konnte man ermitteln, dass weniger als 10 % des Wasserstoffs H₂-Moleküle gebildet hat, Vorlage:ZahlExp M_☉ innerhalb eines Radius von 18 kpc.<ref></ref><ref name="Nieten2006">
Kaltes Gas in der Andromedagalaxie. Abgerufen am 6. Juni 2020. </ref> Dabei zeigte sich auch, dass die molekularen Gase viel deutlicher als der atomare Wasserstoff den ring- oder spiralförmigen Staubstrukturen folgen.<ref name="Nieten2006" /> Mit dieser Methode konnte zudem eine rotierende Gasscheibe im Zentralgebiet mit einem Durchmesser von 1–1,5 kpc beobachtet werden, die gegenüber der übrigen galaktischen Scheibe gekippt ist.<ref name="Melchior2011" />

Magnetfelder

Datei:Aa36481-19-fig6.png

M31 aufgenommen mit Hilfe des Radioteleskops Effelsberg bei 6,2 cm Wellenlänge:<ref name="Beck2020" /> Zentralgebiet und „10-kpc-Ring“ treten hervor. Das aus der linearen Polarisation ermittelte Magnetfeld ist überlagert dargestellt, wobei die Orientierungen durch die Faraday-Rotation der Milchstraße systematisch um etwa 20° gedreht sind.

Linear polarisiertes Licht aus Bereichen von M31 wurde im Jahr 1942 entdeckt.<ref></ref> Untersuchungen mithilfe des 300-foot-Radio-Telescope<ref></ref> und des One-Mile Telescope<ref></ref> ergaben in den 1960er Jahren Hinweise auf galaxieweite Magnetfelder. Durch eine Beobachtung von linearer Polarisation auch im Radiobereich konnten diese Magnetfelder mit dem Westerbork Synthesis Radio Telescope,<ref></ref> dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg und dem Very Large Array nachgewiesen werden: Als einzige plausible Ursache der Polarisation blieb eine Synchrotronstrahlung, die von nahezu lichtschnellen Elektronen im Magnetfeld hervorgerufen wird.<ref>
</ref><ref name="Beck2020" /> Das gesamte Magnetfeld hat eine mittlere Stärke von etwa Vorlage:ZahlExp Tesla, wovon etwa Vorlage:ZahlExp Tesla geordnet sind.<ref></ref> Die Entstehung kann durch einen Dynamoeffekt in der galaktischen Scheibe beschrieben werden.<ref></ref>

Weitere Untersuchungen folgten im Frequenzbereich von 350 bis 8400 MHz.<ref>Beispielsweise:


</ref> Die Magnetfeldrichtung folgt ungefähr der Richtung des „10-kpc-Rings“.<ref name="Beck2020"></ref> Ein anderes Magnetfeld tritt jedoch bis zu einem Abstand von 0,5 kpc vom Zentrum auf, mit einer unterschiedlich gerichteten Radialkomponente und Orientierung, und bestätigt die dortige separate, anders orientierte rotierende Gasscheibe.<ref></ref><ref name="Melchior2011"></ref>

Sterne

Edwin Hubble erkannte in den 1920er Jahren, dass das Erscheinungsbild fast aller Galaxien durch wenige Typen klassifiziert werden kann, und hat dabei die Andromedagalaxie als balkenlose Spiralgalaxie mit einem markanten Zentralbereich typisiert, mit „Sb“ bezeichnet.<ref></ref> Im Jahr 1942 gelang es Walter Baade mithilfe des größten damals verfügbaren Teleskops, des Hooker-Teleskops mit einem 250-cm-Spiegel, erstmals einzelne Sterne auf Fotografien des Zentralbereichs der Andromedagalaxie zu erkennen. Dabei zeigte sich, dass die Sterne von Spiralgalaxien aus zwei unterschiedlichen Populationen gebildet sind, im Unterschied zu den elliptischen Satellitengalaxien.<ref></ref> Julius Scheiner hatte zuvor schon festgestellt, dass sich die Spektren der Sterne im Zentrum und im Randbereich unterscheiden.<ref name="Scheiner1899AN" />

Die Masse der Sterne bis zu einer Entfernung von 30 kpc vom Zentrum beträgt Vorlage:ZahlExp M_☉,<ref name="Sick2015"></ref><ref name="Tamm2012"></ref> Forscher vermuten insgesamt eine Billion Sterne.<ref name="Barmby2006">Andromeda Adrift in Sea of Dust in New Spitzer Image. Abgerufen am 8. August 2020 (). </ref> Sie verteilen sich auf verschiedene Komponenten:<ref name="Courteau2011" />

• sphärischer Bulge, 23 %,
• Scheibe, 73 %, und
• Halo, 4 %,

wobei überlagert auch eine kasten-/erdnussförmige Bulge- oder eine Balkenstruktur angenommen werden kann.<ref></ref><ref></ref> Die Sterne im sphärischen Bulge bewegen sich zufällig,<ref name="Collins2011" /> ihre logarithmierte Flächenhelligkeit fällt im Bereich 0,2–20 kpc reziprok zur 4. Potenz des Abstandes zum Zentrum ab,<ref name="Freeman2001"></ref> sodass ab etwa 1,2…2 kpc die Helligkeit der Scheibe überwiegt.<ref name="Courteau2011"></ref><ref name="Collins2011"></ref>

Die Scheibe weist die den Typus der Galaxie prägende Spiralstruktur auf. Diese Struktur wurde im Jahr 1926 anhand einer Streckung einer Aufnahme von M31, wie sie einer Draufsicht entspricht, von John H. Reynolds verdeutlicht und näher untersucht,<ref></ref> in den 1960er Jahren von Walter Baade tabelliert und von Halton Arp weiter analysiert.<ref name="Baade1963" /> Baade notierte die von ihm erkannten Spiralarme anhand ihres Durchgangs an dem südlichen und nördlichem Abschnitt der Hauptachse; Arp belegte den Verlauf der durch Sterne gebildeten Spiralarme anhand von mit den Sternen einhergehenden Emissionsnebeln und approximierte den Verlauf der Arme durch logarithmische Spiralen.<ref name="Arp1964"></ref> Die Spiralstruktur wurde in der Folgezeit auch im Infraroten entdeckt, als Ring-Spiral-Mischform interpretiert<ref name="Gordon2006" /> und modelliert: Die beobachteten Spiralsegmente lassen sich nicht klassisch durch Dichtewellen erklären; vielmehr muss eine äußere Störung in Betracht gezogen werden, zum Beispiel eine Interaktion mit einer Satellitengalaxie.<ref></ref>

Spiralarme von M31 nach Baade,<ref name="Baade1963"></ref> Abstände vom Zentrum<ref name="Bergh1991"></ref>
(bei einer angenommenen Entfernung zur Milchstraße von 735 kpc)

Gestreckte Abbildung	Arm	Abstand		Arm	Abstand
Datei:Andromeda Galaxy (with h-alpha) stretched.jpg	N1	003,4′	00,7 kpc	S1	01,7′	00,4 kpc
	N2	008,0′	01,7 kpc	S2	10,5′	02,1 kpc
	N3	025,0′	05,3 kpc	S3	30,0′	06,3 kpc
	N4	050,0′	11,0 kpc	S4	47,0′	09,9 kpc
	N5	070,0′	15,0 kpc	S5	66,0′	14,0 kpc
	N6	091,0′	19,0 kpc	S6	95,0′	20,0 kpc
	N7	110,0′	23,0 kpc	S7	116,0′	24,0 kpc

Datei:Andromeda galaxy - GALEX (rotated).jpg

Aufnahme der ultravioletten Strah­lung von M31 durch GALEX. Ringe mit heißen jungen massiven Sternen er­schei­nen blau-weiß. Dunkelblaue und graue Streifen deuten auf kalten Staub hin, in dem gerade Sterne entstehen. Das orange-weiße Zentrum weist auf überwiegend kältere alte Sterne hin.

Das Alter der Sterne wurde verschiedentlich untersucht. UV-Aufnahmen mittels GALEX zeigen, dass zwischen Bulge und 5-kpc-Ring in den letzten 500 Millionen Jahren nur minimale Sternentstehung stattgefunden hat.<ref></ref> Eine spektroskopische Untersuchung mithilfe des Harlan-J.-Smith-Teleskops ergab, dass 80 % der Sterne im Bulge ein Alter zwischen 11 und 13 Milliarden Jahren und eine hohe Metallizität aufweisen, wobei die Metallizität im Balken abweicht. In der Scheibe befinden sich viele Sterne mit einem Alter von 3 bis 4 Milliarden Jahren,<ref></ref> wobei der Außenbereich der Scheibe von Sternen mit einem Alter zwischen 4 und 8 Milliarden Jahren dominiert wird<ref></ref> und auch Sterne mit einem Alter bis zu 13 Milliarden Jahren zu finden sind.<ref></ref> Neuere Untersuchungen zeigen eine erhöhte Sternentstehung vor 2 Milliarden Jahren.<ref></ref> Wie mithilfe des Hubble-Weltraumteleskops festgestellt wurde, findet die Sternentstehung gegenwärtig hauptsächlich in dem 10-kpc-Ring statt, der vor 400 Millionen Jahren entstanden ist. Die Sternentstehung in dem äußeren 15-kpc-Ring setzte vor 80 Millionen Jahren ein, während die Sternentstehung im inneren 5-kpc-Ring vor 200 Millionen Jahren ein Höhepunkt hatte und nun auch im Vergleich zu den anderen Ringen viel geringer ist.<ref></ref>

Die Sternentstehung in M31 zeigt sich auch durch junge Sternassoziationen und offene Sternhaufen. Eine hervortretend große Sternassoziation ist NGC 206, die bereits im 18. Jahrhundert von William Herschel entdeckt und im Jahr 1929 von Hubble grob klassifiziert wurde.<ref name="Hubble1929" /> Sydney van den Bergh fand im Jahr 1964 mithilfe des Schmidt-Teleskops in Tautenburg 188 junge Sternassoziationen gebildet aus Sternen der Spektralklasse O und B und schloss, dass etwa alle 100.000 Jahre eine weitere in den Spiralarmsegmenten entsteht.<ref></ref> Über 400 offene Sternhaufen zeigte eine systematische Untersuchung von Paul W. Hodge im Jahr 1979 mit dem Mayall Telescope. Sie weisen ein Alter von 1…100 Millionen Jahren auf befinden sich auf den Spiralarmsegmenten, besonders ausgeprägt bei 50′ und 68′,<ref></ref> die den 10-kpc- und 15-kpc-Ring bilden.<ref> Vergleiche S. 176.</ref>

Kugelsternhaufen

Bereits Anfang der 1930er Jahre erkannte Edwin Hubble, dass 140 hervortretende Objekte in der Andromedagalaxie wahrscheinlich Kugelsternhaufen sind, wenngleich sie sich in ihrer Leuchtkraft stärker unterschieden und für die von ihm angenommene Entfernung etwa 0,8–2,0 mag zu lichtschwach waren.<ref></ref> Eine kurz darauf von Milton Lasell Humason exemplarisch durchgeführte Spektroskopie stützte diese Klassifizierung.<ref></ref> Walter Baade entdeckte in der Folgezeit rund 100 weitere Kugelsternhaufen, die im Jahr 1945 publiziert wurden. Dabei wurde wiederum eine verminderte Helligkeit mit diesmal 2,5 mag festgestellt,<ref></ref> die Baade dann rund 10 Jahre später durch eine berichtigte Entfernung auflösen konnte.<ref name="Baade1957" /> Eine Vielzahl weiterer Kandidaten wurde in den 1980er Jahren mithilfe automatisierter Durchmusterungen nach typischem Erscheinungsbild<ref></ref> oder Spektrum<ref name="Crampton1985"></ref> ermittelt. Hierbei wurde die stärkere Streuung der Leuchtkraft im Vergleich zu den Kugelsternhaufen der Milchstraße bestätigt.<ref name="Crampton1985" /> Seit Anfang des 21. Jahrhunderts sind unter Nutzung des Hubble-Weltraumteleskops über 250 Kugelsternhaufen nachgewiesen, womit insgesamt etwa 460 Kugelsternhaufen in der Andromedagalaxie vermutet werden.<ref name="Barmby2001"></ref> Von ihnen ist Mayall II nicht nur der größte seiner Galaxie, sondern der gesamten Lokalen Gruppe. Im Jahr 2005 wurden in der Andromedagalaxie drei Sternhaufen eines gänzlich neuen Typs entdeckt. Bei einer vergleichbaren Anzahl an Sternen unterscheidet er sich von zuvor bekannten Kugelsternhaufen durch seine größere Ausdehnung und somit geringere Dichte.<ref name="Huxor2005"></ref><ref></ref>

In der Altersstruktur der Kugelhaufen unterscheidet sich die Andromedagalaxie grundlegend von der Milchstraße. Während die galaktischen Kugelsternhaufen eine geringe Altersdispersion aufweisen, gibt es in der Andromedagalaxie Kugelsternhaufen in zumindest drei Altersgruppen: zum einen solche, die so alt wie die Galaxie selbst sind, daneben auch deutlich jüngere mit einem Alter von wenigen hundert Millionen Jahren und schließlich eine kleine dritte Gruppe mit Kugelsternhaufen, deren Alter etwa 5 Milliarden Jahre beträgt.<ref name="Burstein2006"></ref> Die jungen Kugelsternhaufen befinden sich in den Sternentstehungsgebieten der galaktischen Scheibe, insbesondere im 10-kpc-Ring,<ref></ref> während sich die alten im Halo befinden.<ref></ref> Der entfernteste Kugelsternhaufen MGC1 weist einen Abstand von 200 kpc zum Zentrum auf, zugleich der höchste Abstand in der Lokalen Gruppe, wie im Jahr 2010 mithilfe eines der Gemini-Teleskope festgestellt wurde.<ref></ref>

Datei:M31 (panorama) - Noirlab1910a.tiff

Sternströme und Bewegung von Kugelsternhaufen

Die Bewegung der Kugelsternhaufen im Halo wurde im Jahr 2019 eingehender analysiert. Die zuvor beobachtete Rotation der Kugelsternhaufen in Ausrichtung der Scheibe ergibt sich durch zwei überlagerte Untergruppen in den Kugelsternhaufen, die etwa senkrecht zueinander rotieren. Eine Untergruppe ist dabei zur Ebene der Satellitengalaxien ausgerichtet, die andere trägt Strukturen der Sternströme. Beide können als Relikt von jeweils einer Absorption einer anderen Galaxie erklärt werden.<ref name="Podbregar2019">Nadja Podbregar: Andromeda ist ein „Kannibale“. In: scinexx.de. 4. Oktober 2019, abgerufen am 6. Juni 2020. </ref><ref name="Mackey2019"></ref>

Zentralregion

Datei:M31 - HST - Artist rendition.png

Aufnahme des Zentrums von M31 mithilfe des Hubble-Weltraumteleskops und Modell (unten rechts, gegenüber der Aufnahme vergrößert dargestellt) des Kerns, eine Scheibe aus eng um das Schwarze Loch umlaufenden blauen Sternen und elliptisch umlaufende rote Sterne

Datei:M31 - chandra - 2006.gif

Röntgenquellen nahe dem Zentrum von M31, aufgenommen mit dem Chandra-Weltraumteleskop; vergrößert unten rechts: Alternierende Bilder des Zentrums aus dem Jahr 2006 und aus der Zeit zuvor, worin das supermassive Schwarze Loch 2006 aufleuchtet

Der markante Kern der Andromedagalaxie wurde ab Ende der 1950er Jahre eingehender untersucht. Er weist einen scheinbaren Durchmesser von etwa 5 Bogensekunden auf und ähnelt teilweise einem Kugelsternhaufen, jedoch mit hundertfach höherer Masse, zwanzigfach höherer Leuchtkraft, einer elliptischen Form und einem abweichenden Farbverlauf.<ref name="Lallemand1960"></ref><ref></ref> Die Umlauf­geschwindigkeit der Sterne um den Mittelpunkt weist bei einem Radius von 2,2 Bogensekunden einen hohen Wert von 87 km/s auf, gefolgt von einem Minimum nahe Null bei etwa dem doppelten Radius.<ref name="Lallemand1960" /> Erste hochaufgelöste Untersuchungen des Kerns, durchgeführt mit dem ballongetragenen Stratoscope II, zeigten Anfang der 1970er Jahre im gemessenen Helligkeitsverlauf keine Hinweise auf ein Schwarzes Loch.<ref></ref> Spektroskopische Analysen der zentralen Sterngeschwindigkeiten aus dieser Zeit ergaben eine Masse des Kerns von Vorlage:ZahlExp M_☉<ref name="Rubin1970"></ref> oder nach dem Virialsatz Vorlage:ZahlExp M_☉<ref></ref> und Berechnungen zeigten, dass ein supermassives Schwarzes Loch denkbar ist.<ref></ref>

Hinweise auf ein Schwarzes Loch fanden sich in Untersuchungen Ende der 1980er Jahre.<ref></ref><ref></ref> Erste Aufnahmen mit der hochauflösenden Kamera des Hubble-Weltraumteleskops zeigten, dass das Zentrum zwei Helligkeitsmaxima aufweist.<ref></ref> Man dachte deshalb lange Zeit, die Andromedagalaxie besitze einen doppelten Kern, bestehend aus zwei supermassiven Schwarzen Löchern und ein paar Millionen dicht gepackter Sterne. Dabei wurde vermutet, dass eines der beiden Schwarzen Löcher aus einer früheren Kollision mit einer anderen Galaxie stamme. Neuere Daten des Hubble-Weltraumteleskops aus dem Jahr 2005 lassen allerdings nur den Schluss zu, dass der Kern aus einem Ring älterer roter und einem Ring jüngerer blauer Sterne besteht, die im Gravitationsfeld eines supermassiven Schwarzen Loches gefangen sind. Die Umlauf­geschwindigkeiten der Sterne erreichen 1700 km/s bei einem Abstand von 0,05 Bogensekunden beziehungsweise 0,19 Parsec, was sich nur durch ein Schwarzes Loch mit einer Masse von etwa Vorlage:ZahlExp M_☉ erklären lässt.<ref>M31. Scheibe aus blauen Sternen umgibt Schwarzes Loch. In: astronews.com. 2005, abgerufen am 11. Januar 2020. 
[[[:Vorlage:Alpha Centauri/URL]] Vorlage:Alpha Centauri/Titel] aus der Fernseh-Sendereihe alpha-Centauri (ca. 15 Minuten). Erstmals ausgestrahlt am 15. Mär. 2006.
</ref> Die nachfolgende Entdeckung einer das Zentrum umkreisenden Wasserstoffscheibe und Untersuchungen von deren Rotationsgeschwindigkeit anhand der Hα-Linie ergaben einen etwas geringeren Wert von Vorlage:ZahlExp M_☉.<ref></ref> Mit angenommenen 100 Millionen Sonnenmassen ist das Schwarze Loch im Zentrum von Andromeda rund 24-mal so massereich wie das Schwarze Loch Sagittarius A* im galaktischen Zentrum der Milchstraße.<ref name="hubblesite2012">Bericht zur Masse von M31. Abgerufen am 22. Januar 2012. </ref>

Weitere Eigenschaften der Zentralregion wurden durch Beobachtung in anderen Spektralbereichen ermittelt. Im nur außerhalb der Atmosphäre beobachtbaren Röntgenbereich wird die Andromedagalaxie seit Anfang der 1970er Jahre untersucht, beginnend mit dem Satelliten Uhuru.<ref></ref> Im Zentrum der Galaxie sind eine Reihe von Strahlenquellen auszumachen, die seit dem Jahr 2000 mithilfe des Chandra-Weltraumteleskops separiert abgebildet werden können.<ref></ref> Dabei handelt es sich vermutlich um diffuses heißes Gas, Kugelsternhaufen, Supernovaüberreste, Planetarische Nebel und Sterne, weiterhin auch Neutronensterne und Schwarze Löcher, die Begleitsternen Material entziehen.<ref></ref> Auch das supermassive Schwarze Loch ist darauf zu erkennen, wobei es eine vergleichsweise geringe Leuchtstärke aufweist; ein Aufleuchten im Jahr 2006 und ein anschließender Rückgang auf ein erhöhtes Strahlungsniveau konnten in einer Studie aus dem Jahr 2011 noch nicht abschließend physikalisch erklärt werden.<ref></ref> Unmittelbar um das Schwarze Loch fehlt das Gas der Gaswolke im Zentrum, wie eine Radiointerferometrie zeigte.<ref></ref> Kombinierte Untersuchungen mit den Röntgenteleskopen XMM-Newton und Chandra legen nahe, dass das Schwarze Loch vor 500.000 Jahren einen aktiven Galaxienkern gebildet haben könnte.<ref></ref>

Interaktionen mit Satellitengalaxien

Die in den 1970er Jahren radioastronomisch gefundene Verformung der galaktischen Scheibe eröffnete erste Spekulationen, ob eine Interaktion mit einer Satellitengalaxie wie M33 eine Ursache hierfür sein könnte.<ref name="Newton1977" /> Seit den 2000er Jahren wurden viele weitere Hinweise für eine Interaktion im Halo, in der Struktur der Scheibe, in der Sternentstehungshistorie sowie in den Orbits der Satellitengalaxien und Kugelsternhaufen gefunden, die zu einer Reihe von teilweise widersprüchlichen Thesen über den Ablauf und die beteiligten Galaxien geführt haben:

Die beobachtete Ringstruktur aus Gas und Staub lässt Rückschlüsse auf deren Entstehung zu: Der dezentrierte 1- bis 1,5-kpc-Ring und der 10-kpc-Ring könnten von einem 210 Millionen Jahre zurückliegenden Durchgang von M32 durch die Scheibe von M31 verursacht worden sein.<ref name="Block2006" /> Auch bei der gekippten Gasscheibe nahe dem Zentrum wird eine Interaktion mit M32 als Ursache vermutet.<ref name="Melchior2011" />

Die Untersuchungen der Kugelsternhaufen weisen auf mehrere Interaktionen hin.<ref name="Burstein2006" /><ref name="Mackey2019" /> So macht die Altersstruktur der Kugelsternhaufen wie auch die Altersstruktur der übrigen Sterne eine Interaktion vor 5 Milliarden Jahren plausibel; auch die einige hundert Millionen Jahre alten Kugelsternhaufen könnten durch eine Absorption einer Begleitgalaxie erklärt werden.<ref name="Burstein2006" /> Ferner weist eine Analyse der Umlaufbahnen auf zumindest zwei Ereignisse hin, eines mehrere Milliarden Jahre zurückliegend, sowie eines in der jüngeren Vergangenheit. Aufgrund eines beobachteten festen Massenanteils der Kugelsternhaufen in einer Galaxie kann anhand dem aus den jeweiligen Verschmelzungen verbliebenen Kugelsternhaufen auf die Massen der Vorgängergalaxien geschlossen werden, Vorlage:ZahlExp M_☉ und Vorlage:ZahlExp M_☉.<ref name="Mackey2019" />

Auch der Helligkeitsverlauf des Bulge bzw. Halos nach einem De-Vaucouleurs- oder Sérsic-Profil weist auf eine Interaktion hin.<ref name="Freeman2001" /><ref> Vergleiche S. 6.</ref> Der Sternstrom und weitere beobachtete Eigenschaften des Halo geben detailliert Aufschluss und deuten auf eine Kollision mit M32 vor 2 Milliarden Jahren<ref name="scinexx">Die Milchstraße hatte einst einen „Bruder“. In: scinexx.de. Abgerufen am 6. Juni 2020. </ref><ref></ref> oder einen dichten Vorbeiflug von M33 etwa zur gleichen Zeit hin.<ref name="McConnachie2009"> (Ergänzende Videos)
Galaktischer Kannibalismus entlarvt. In: astronews.com. 3. September 2009, abgerufen am 30. Mai 2020. 
Andromedagalaxie frisst ihre Nachbarn. In: scinexx.de. Abgerufen am 6. Juni 2020. </ref> Es wurde auch überlegt, dass eine zuvor gefundene Verbindung aus Wasserstoff zwischen M33 und M31 aus diesem Ereignis resultieren könnte.<ref></ref> Spätere Untersuchungen der Eigenbewegung von M33 mithilfe des Astrometriesatelliten Gaia sprechen jedoch gegen eine zurückliegende Annäherung an M31.<ref>Gaia clocks new speeds for Milky Way-Andromeda collision. Abgerufen am 6. Juni 2020 (). </ref><ref name="Marel2019" /> Simulationsrechnungen deuten auch auf eine nur teilweise Übereinstimmung mit M32 als Ursache hin.<ref></ref> Alternative Szenarien gehen von einer vollständigen Absorption einer anderen Galaxie mit 20 % der Masse der Andromedagalaxie vor 1,8 bis 3 Milliarden Jahren aus, nachdem sie sich vor 7 bis 10 Milliarden Jahren das erste Mal angenähert hatte.<ref></ref>

Unter Annahme einer modifizierten newtonschen Dynamik ist auch ein dichter Vorbeiflug der Milchstraße an der Andromedagalaxie vor 7 bis 11 Milliarden Jahren plausibel. Bei diesem Ereignis könnten auch die meisten Zwerggalaxien entstanden sein, wie sich auch deren Anordnung daraus ergibt.<ref name="scinexx 2">Hat die Milchstraße eine Kollision hinter sich? In: scinexx.de. Abgerufen am 6. Juni 2020. </ref><ref></ref>

Beobachtbarkeit

Die Andromedagalaxie ist in klaren, dunklen Nächten mit dem bloßen Auge von Standorten mit fehlender oder nur geringer Lichtverschmutzung als verschwommener, schwacher Lichtfleck („Nebel“) auszumachen.<ref>Andromeda-Galaxie am Himmel finden und fotografieren auf YouTube.</ref> Man sieht dabei im Wesentlichen nur den helleren Zentralbereich von M31,<ref name="Koch2010"> Vgl. S. 66.</ref> das Zentrum ähnelt einem Stern 5. Magnitude.<ref name="Stoyan2006" /> M31 lässt sich am besten im Herbst beobachten, die Kulmination für 10° Ost ist am 22. Oktober, 23 Uhr.<ref name="Koch2010" /> Mit einem Fernglas 10 × 50 zeigt sich die Zentralregion umgeben von einem länglichen Bereich,<ref name="Koch2010" /> mit einer scheinbaren Größe von 3,5° × 1°<ref name="Stoyan2006"> Hier S. 148–149.</ref>  – mehrfach größer als der Vollmond (rund 30′). Bei dunklem Landhimmel lassen sich so auch die markantesten Staubbänder erkennen.<ref name="Koch2010" /> Die Strukturen treten mit Teleskopen größerer Apertur stärker hervor.<ref name="Koch2010" /><ref>Observing M31, the Andromeda Galaxy: My Observing log entries of M31 & What to expect when observing M31. In: backyard-astro.com. Archiviert vom Vorlage:IconExternal (nicht mehr online verfügbar) am 5. August 2020; abgerufen am 29. Januar 2020 (). </ref> Die Kugelsternhaufen in der Galaxie lassen sich in Teleskopen mit einer Apertur von mindestens 30 cm beobachten.<ref>Die Beobachtung. In: andromedagalaxie.de. Abgerufen am 26. September 2020. </ref>

Aufnahmen mit Hilfe von empfindlichen Bildsensoren gelingen auch mit Amateurteleskopen<ref>Herbert Wallner: Mosaik der Andromeda-Galaxie. In: Spektrum.de. Abgerufen am 8. August 2020. </ref><ref>Arno Rottal: Andromeda-Galaxie mit IFN. In: Spektrum.de. Abgerufen am 8. August 2020. </ref> oder auch mit Digitalkameras und Teleobjektiven<ref>Christian Koll: Andromeda. In: Spektrum.de. Abgerufen am 8. August 2020. </ref> bei Belichtungszeiten von mehreren Stunden. Unter Verwendung von schmalbandigen Filtern für die H-α-Linie können Emissionsnebel hervorgehoben werden.<ref>Amir H. Abolfath: M31: The Andromeda Galaxy. In: Astronomy Picture of the Day. Abgerufen am 8. August 2020 (). </ref> Auch die Beobachtung einzelner Sterne der Andromedagalaxie ist möglich<ref>Stefan Karge: Der große Andromeda-Nebel auf YouTube, abgerufen am 30. Juli 2020. Vortrag – Physikalischer Verein, Sternwarte Frankfurt.</ref> und damit das Nachvollziehen der Entfernungsbestimmung durch Cepheiden.<ref>M 31 Entfernungsbestimmung mittels Cepheiden. In: spektrum.de. Abgerufen am 8. August 2020. </ref>

• Lage der Andromedagalaxie im Sternbild Andromeda
  Lage der Andromedagalaxie im Sternbild Andromeda
• Amateuraufnahme mit Fotomontage zum Vergleich der scheinbaren Größe mit dem Mond
  Amateuraufnahme mit Fotomontage zum Vergleich der scheinbaren Größe mit dem Mond

Rezeption

Populärwissenschaftlich

Datei:Die Gartenlaube (1885) 637.jpg

Die Gartenlaube, 1885

Ab Ende des 18. Jahrhunderts erörterten neben der Übersetzung von Herschels Schriften<ref></ref> populärwissenschaftliche Bücher über Astronomie den Andromedanebel und beschrieben seine Erscheinung;<ref>Beispiele im Zeitraum 1770–1840:




</ref> auch Zeitungen beziehen sich auf ihn,<ref>Beispiele sind:






</ref> teilweise mit Skizzen.<ref></ref> In einem im Jahr 1820 erschienenen Band der Allgemeine Encyclopädie der Wissenschaften und Künste wird er als „berühmte[r] Nebelfleck, der sich durch kein Fernrohr in Sternchen auflösen läßt…“,<ref></ref> im 1841 erschienenen Meyers großen Conversations-Lexicon für die gebildeten Stände als „bekannter Nebelfleck“ im Sternbild Andromeda beschrieben.<ref></ref>

Detaillierte Darstellungen folgten. Die illustrierte Zeitschrift Die Gartenlaube titelte im Jahr 1885 über das zu dieser Zeit beobachtete sternartige Aufleuchten im Andromedanebel „Ein Weltereigniß“. Auch begannen Tageszeitungen wie die Allgemeine Zeitung häufiger über derartige Forschungsergebnisse teilweise umfangreich zu berichten, so auch über Spektroskopie und versuchte Parallaxenmessung;<ref>Beispiele sind:


</ref> ebenso die in dieser Zeit aufkommenden populären wissenschaftlichen Zeitschriften: so hatte Otto Ule in der von ihm herausgegebenen Die Natur<ref></ref> im Jahr 1868 über die spektroskopische Einordnung als Sternsystem berichtet.<ref></ref> In Enzyklopädien wurde diese spektroskopische Zuordnung als Sternhaufen im Brockhaus’ Konversations-Lexikon aus dem Jahr 1896 beschrieben,<ref>https://www.retrobibliothek.de/retrobib/seite.html?id=131799</ref> eine umfangreiche Darstellung gab die im Jahr 1906 erschienene Auflage von Meyers Großes Konversations-Lexikon, zusammen mit einer halbseitigen Fotografie.<ref></ref>

Ein im Jahr 1914 vom Kosmos-Verlag herausgegebenes populärwissenschaftliches Buch ging noch einen Schritt weiter und resümiert, dass der Andromedanebel „mit einer Wahrscheinlichkeit, die fast an Gewißheit grenzt“ ein „fernes Sternsystem [sei] und zwar von allen das unserer Milchstraße nach Bau, Entwicklungsstand und Form ähnlichste“.<ref name="Kahn1914"></ref> Die Zeitschrift Aus Natur und Museum ergänzte im Jahr 1922 die Entfernung von „über eine Million Lichtjahre“,<ref name="Weinberg1922"></ref> ähnlich auch Unsere Welt in den Jahren 1930,<ref></ref> 1937<ref></ref> und, mit einer Erklärung zur Supernova 1885, im Jahr 1938<ref></ref>. Das Brockhaus Handbuch des Wissens in 4 Bänden beschrieb den Andromedanebel im Jahr 1923 als spektroskopisch festgestellten stellaren Nebelfleck beziehungsweise Spiralnebel, „weit außerhalb unsres engern Sternensystems“ in einer Entfernung von über 300.000 Lichtjahren;<ref></ref> Fünf Jahre später präzisiert Meyers Lexikon eine Entfernung von einer Million Lichtjahren unter Bezugnahme auf Untersuchungen von Heber D. Curtis und Edwin Hubble der Novae und Cepheiden, und dass „man in diesen [Spiral]nebeln außerhalb der Milchstraße gelegene selbständige Milchstraßensysteme erblickt“.<ref></ref>

In einem den Andromedanebel thematisierenden Artikel der Kosmos-Reihe aus dem Jahr 1938 werden eine Gesamtmasse von 100 Milliarden Sonnenmassen sowie mit der Milchstraße übereinstimmende Bestandteile wie offene Sternhaufen, Kugelsternhaufen, wenngleich scheinbar etwas dunkler, Sternentstehungsgebiete und insbesondere Cepheiden genannt und in einer Aufnahme der Andromedagalaxie aufgezeigt;<ref></ref> in einem weiteren im Jahr 1951 werden zudem die Massenbestimmung aus der Rotationskurve und die von Walter Baade unterschiedenen Sternpopulationen vorgestellt.<ref></ref> Die Wochenzeitung Die Zeit berichtet im Jahr 1953 über Baades Entdeckung unterschiedlicher Cepheiden und die daraus folgende Berichtigung der Entfernung der Andromedagalaxie.<ref name="Lammert1953" />

Dem Universum gewidmete populärwissenschaftliche Zeitschriften, wie die ab 1868 erschienene Sirius,<ref>Beispiele sind:








</ref> die ab 1900 erschienene Das Weltall,<ref></ref><ref></ref> die ab 1921 erschienene Die Sterne<ref></ref><ref></ref> oder die ab 1962 erschienene Sterne und Weltraum,<ref>Beispiele sind:




</ref> berichteten gelegentlich über spezielle Themen, meist aktuelle Forschungsergebnisse, und paarten diese mit ausgewählten Daten der Andromedagalaxie. Seit dem Aufkommen von Web-Publikationen in den 1990er Jahren wird auch auf diesem Weg, teilweise von Forschungseinrichtungen selbst, über die Andromedagalaxie populärwissenschaftlich informiert.<ref>Beispiele sind:
M31. Scheibe aus blauen Sternen umgibt Schwarzes Loch. In: astronews.com. 2005, abgerufen am 11. Januar 2020. 
Andromeda Adrift in Sea of Dust in New Spitzer Image. In: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. Abgerufen am 8. August 2020 (). 
Kaltes Gas in der Andromedagalaxie. In: Max-Planck-Gesellschaft. Abgerufen am 6. Juni 2020. 
Rainer Kayser: Noch größer als gedacht. In: astronews.com. 9. Januar 2007, abgerufen am 5. Juni 2020. 
Galaktischer Kannibalismus entlarvt. In: astronews.com. 3. September 2009, abgerufen am 30. Mai 2020. 
Andromedagalaxie frisst ihre Nachbarn. In: scinexx.de. Abgerufen am 6. Juni 2020. 
Hubble’s Famous M31 VAR! plate. In: Carnegie Institution for Science. Abgerufen am 6. Juni 2020 (). 
Snapshots of the star that changed the Universe. In: Europäische Südsternwarte. Abgerufen am 6. Juni 2020 (). 
Bericht zur Masse von M31. In: Space Telescope Science Institute. Abgerufen am 22. Januar 2012. 
Hubble Finds Giant Halo Around the Andromeda Galaxy. In: Space Telescope Science Institute. Abgerufen am 6. Juni 2020 (). 
Sarah Loff: Hubble’s High-Definition Panoramic View of the Andromeda Galaxy. In: NASA. 24. Februar 2015, abgerufen am 9. Januar 2019 (). 
Andromedagalaxie ist leichter als gedacht. Milchstraße und ihr Nachbar haben fast die gleiche Masse. In: scinexx.de. MMCD NEW MEDIA GmbH, 15. Februar 2018, abgerufen am 23. Juni 2020. 
Nadja Podbregar: Andromeda ist ein „Kannibale“. In: scinexx.de. 4. Oktober 2019, abgerufen am 6. Juni 2020. 
Die Milchstraße hatte einst einen „Bruder“. In: scinexx.de. Abgerufen am 6. Juni 2020. 
Hat die Milchstraße eine Kollision hinter sich? In: scinexx.de. Abgerufen am 6. Juni 2020. </ref> Ausgewählte Resultate werden auch in den Leitmedien Der Spiegel,<ref>Beispiele sind:
Andromeda-Galaxie – Nachbar, warum hast du eine so große Mütze? In: Der Spiegel. 2015, abgerufen am 8. August 2020. 
Rekordbild des „Hubble“-Teleskops. Mein Gott, es ist voller Sterne! In: Der Spiegel. 2015, abgerufen am 8. August 2020. 
Andromeda-Galaxie – Astronomen spionieren schöne Nachbarin aus. In: Der Spiegel. 2011, abgerufen am 8. August 2020. </ref> Frankfurter Allgemeine Zeitung,<ref>Beispiele sind:
Viele Kugelsternhaufen um den Andromedanebel. In: Frankfurter Allgemeine Zeitung. 1993, ehemals im Vorlage:IconExternal (nicht mehr online verfügbar); abgerufen am 25. September 2020.@1@2Vorlage:Toter Link/fazarchiv.faz.net (Seite nicht mehr abrufbar. Suche im Internet Archive ) 
Galaxien. Das All steckt voller Ungeheuer. In: Frankfurter Allgemeine Zeitung. 2006, abgerufen am 8. August 2020. 
Hermann Michael Hahn: Andromedanebel. Porträts für das kosmische Poesialbum. In: Frankfurter Allgemeine Zeitung. 2011, abgerufen am 8. August 2020. </ref> Süddeutsche Zeitung,<ref>Andromeda-Galaxie: Der kosmische Kannibale. In: Süddeutsche Zeitung. 2010, abgerufen am 8. August 2020. </ref> Die Zeit<ref name="Lammert1953">Berthold Lammert: Irrtum im Universum. In: Die Zeit. 1953, abgerufen am 8. August 2020. </ref><ref>Niels Boeing: Im Kosmos haust ein Gespenst. In: Die Zeit. 2016, abgerufen am 8. August 2020. </ref> oder Neue Zürcher Zeitung<ref>Beispiele sind:
Blick ins Herz der Andromeda-Galaxie. In: Neue Zürcher Zeitung. 2005, abgerufen am 9. September 2020. 
Die Andromeda-Galaxie – ein kosmischer Kannibale. In: Neue Zürcher Zeitung. 2009, abgerufen am 9. September 2020. 
Ein neues Zuhause für die Sonne. In: Neue Zürcher Zeitung. 2007, abgerufen am 9. September 2020. </ref> sowie in Der Standard<ref></ref> kurz vorgestellt.

Darüber hinaus finden für interessiertes Publikum Vorträge außerhalb der akademischen Astronomie in verschiedenen Formen statt, mitunter im Fernsehprogramm, über YouTube oder als Podcast.<ref>Beispiele sind:
Siehe Vorwort.

[[[:Vorlage:Alpha Centauri/URL]] Vorlage:Alpha Centauri/Titel] aus der Fernseh-Sendereihe alpha-Centauri (ca. 15 Minuten). Erstmals ausgestrahlt am 15. Mär. 2006.
Stefan Karge: Der große Andromeda-Nebel auf YouTube, abgerufen am 30. Juli 2020. Vortrag – Physikalischer Verein, Sternwarte Frankfurt.
Florian Freistetter: Sternengeschichten Folge 208: Die Andromedagalaxie, Podcast und Transkription mit Abbildungen, 2016.
Andromeda-Galaxie am Himmel finden und fotografieren auf YouTube.</ref> Auch in zwei Versionen eines Bands der Kinder- und Jugendsachbuchreihe Was ist was wird ihre Natur als Galaxie wie die Milchstraße aus Milliarden von Sternen vermittelt, ergänzt durch Abbildungen und die Entfernungsbestimmung durch Edwin Hubble zusammen mit dem aktuellen Wert von „rund 3“ beziehungsweise „2,5 Millionen Lichtjahren“.<ref></ref><ref></ref>

Bildmotiv

Datei:Stamp Indonesia 2003 - 1000 Rp - Galaksi Andromeda.jpg

Indonesische Briefmarke 1000 Rupiah „Galaksi Andromeda“, 2003

Die Andromedagalaxie wird als Bildmotiv auf einer Reihe von Alltagsgegenständen angeboten, wie Anhängern, Tassen, T-Shirts oder Puzzles;<ref>Andromeda, Astronomy. In: zazzle.com. Abgerufen am 8. August 2020 (). </ref> Anleitungen zum Malen der Andromedagalaxie mit Ölkreide, mit Acrylfarbe oder als Aquarell sind bei YouTube verfügbar.<ref>Beispielsweise:
Bhushita: Galaxy Art with Oil Pastels | Andromeda Galaxy drawing Step by step – for Beginners auf YouTube.
Andromeda Galaxy Painting / Acrylic painting / Beginner / Tutorial auf YouTube.
Jake Daurham: Painting Andromeda with Acrylic | Time Lapse auf YouTube.
Maria Racynska: Watercolor Andromeda Galaxy Painting Demonstration auf YouTube.
Lanchen: Watercolor Wednesday Andromeda Galaxy Tutorial by „Lanchen Designs“ auf YouTube.</ref> Briefmarken mit der Andromedagalaxie als Motiv wurden von verschiedenen Ländern ausgegeben, so von der Deutschen Demokratischen Republik im Jahr 1967,<ref>Briefmarke 15 Pfennig, 1967: Leipziger Frühjahrsmesse, 2-Meter-Universalspiegelteleskop – Andromedagalaxie, M 32 und NGC 205 im Hintergrund. In: stampcommunity.org. Abgerufen am 8. August 2020. </ref> Barbados 1988,<ref>Stamp › Andromeda Galaxy and telescope, Barbados, 1988. In: colnect.com. Abgerufen am 8. August 2020 (). </ref> Mali 1996,<ref>Stamp › Halleys Comet and Andromeda Galaxy, Mali, 1996. In: colnect.com. Abgerufen am 8. August 2020 (). </ref> von Deutschland als Sondermarke 1999 mit Einrückung Magnetfeld,<ref>Stamp › Andromeda Galaxy, Germany, Federal Republic, 1999. In: colnect.com. Abgerufen am 8. August 2020 (). </ref> von Indonesien 2003,<ref>Stamp › Astronomy – Andromeda, Indonesia, 2003. In: colnect.com. Abgerufen am 8. August 2020 (). </ref> Bolivien 2014<ref>Bolivianische Briefmarke 100 Boliviano, 2014: Galileo Galilei 450 años de su nacimiento. In: stampcommunity.org. Abgerufen am 8. August 2020. </ref> sowie von Bangladesch,<ref>Stamps :: Bangladesh, International Year of Astronomy Sheetlet, 2009. In: mediabd.com. Abgerufen am 8. August 2020 (). </ref> Bulgarien,<ref>Bulgarische Briefmarken 0,60 Lewa und 1,50 Lewa, 2009: IC 342 und M31. In: stampcommunity.org. Abgerufen am 8. August 2020. </ref> Estland,<ref>Estländische Briefmarken 0,58 €, 2009: Universumi Kärgstruktuuri avastas Jaan Einasto / Cell Structure of the Universum was discovered by Jaan Einasto – zweite Briefmarke zeigt die Andromedagalaxie. In: stampcommunity.org. Abgerufen am 8. August 2020. </ref> Frankreich,<ref>Französische Briefmarken 0,70 €, 2009: SATURNE – im Hintergrund Pferdekopfnebel und Andromedagalaxie – und EXOPLANETE. In: stampcommunity.org. Abgerufen am 8. August 2020. </ref> Nordzypern<ref>Nordzyprische Briefmarken 80 Kuruş, 2009 – Komet, Andromedagalaxie und Sonne mit den Planeten Merkur … Neptun. In: stampcommunity.org. Abgerufen am 8. August 2020. </ref> und von der Türkei<ref>Türkische Briefmarken 80 Kuruş und 1 Lira, 2009: CACABEY Gökbilim medresesi. (1272) Kırşehir – Andromedagalaxie im Hintergrund – ALI KUŞÇU (1403–1474) Gökbilimci – Erde im Hintergrund. In: stampcommunity.org. Abgerufen am 8. August 2020. </ref> zum Internationalen Jahr der Astronomie 2009.

Science-Fiction

Die Bekanntheit der Andromedagalaxie und ihrer Eigenschaften spiegelt sich durch ihre Verwendung in verschiedenen Gattungen der Science-Fiction. Seit Anfang des 20. Jahrhunderts wird sie in einer Reihe von Werken in verschiedenen Formen aufgegriffen. Beispiele für Romane aus unterschiedlichen Jahrzehnten und Kulturräumen sind:

• Die Heftromanserie Perry Rhodan verlagert Handlungsebenen in die Andromedagalaxie. Erstmals am Anfang des 100 Hefte umfassenden, in den Jahren 1965–1967 veröffentlichten Zyklus Meister der Insel gelangt der Protagonist Perry Rhodan mit dem von ihm kommandierten Raumschiff durch einen vorgefundenen, aus in einem Sechseck angeordneten Sonnen konstruierten „Transmitter“ zunächst in die Nähe der mit Raumschiffantrieben unerreichbaren Andromedagalaxie<ref></ref> und dringt dann im weiteren Verlauf in die Galaxie selbst vor.<ref></ref>
• Der Roman Das Mädchen aus dem All des russischen Autors Iwan Jefremow aus dem Jahr 1958 sowie dessen Verfilmung verortet die Herkunft eines beiläufig auf einem Planeten gefundenen, gestrandeten unbekannten Raumschiffes, das zukünftig noch untersucht werden soll, am Ende des Romans im Andromedanebel, zu dem es zuvor aufgrund der Entfernung keine Verbindung gab.<ref></ref>
• In der im Jahr 1950 erschienenen Kurzgeschichte The Return of Captain Future des US-amerikanischen Autors Edmond Hamilton findet die Handlung in der Andromedagalaxie statt.
• In dem Roman Mutanten auf Andromeda von Klaus Frühauf reist eine irdische Expedition in die Andromedagalaxie und besteht dort Abenteuer.<ref></ref> Bekanntheit erlangte der Roman durch einen Vorabdruck im Jahr 1974 in der damals auflagenstarken Berliner Zeitung.<ref>Mutanten auf Andromeda. In: lifeinthe22ndcentury.de. Abgerufen am 8. August 2020. </ref>
• In dem im Jahr 1920 erschienenen Roman Nebel der Andromeda – Das merkwürdige Vermächtnis eines Irdischen von Fritz Brehmer teleportiert sich der Protagonist auf einen erdähnlichen Planeten des Andromedanebels mit einer weiterentwickelten Zivilisation, wo er dann seine Liebe findet.<ref></ref> Der Roman greift auch die Entdeckung des Andromedanebels durch Simon Marius und die Entfernungsabschätzung durch Julius Scheiner auf.<ref></ref><ref name="Barby1921"></ref>

Verbreitete Vertreter anderer Gattungen sind:

• In der im Jahr 1938 begonnenen Comicserie Superman befindet sich Supermans Geburtsplanet in der im Jahr 2004 veröffentlichten Miniserie Superman: Birthright – im Unterschied zu früheren Darstellungen<ref>
  </ref>  – in der Andromedagalaxie.<ref></ref>
• In der im Jahr 1962 erschienenen zweiten Ausgabe des Comic Fantastic Four werden die namensgebenden Protagonisten von Mitgliedern einer Rasse angegriffen, die aus der Andromedagalaxie stammt und diese beherrscht.<ref>Fantastic Four Vol 1 2. Abgerufen am 15. März 2026. </ref>
• Eine die Erde angreifende Macht in dem Anime Uchū Senkan Yamato 2 stammt aus der Andromedagalaxie.<ref>Patrulha Estelar – 05 Cometa Império auf YouTube (japanisch, portugiesische Untertitel).</ref><ref>Episode 5 Commentary. Abgerufen am 9. September 2020 (). </ref>
• In der Episode Stein und Staub der Fernsehserie Raumschiff Enterprise wird die Enterprise von Außerirdischen aus der Andromedagalaxie gekapert, die dorthin zurückkehren wollen. Selbst mithilfe der fiktiven Antriebstechnik des Raumschiffs würde es 300 Jahre dauern, diese von der Milchstraße aus zu erreichen.<ref></ref>
• In der Fernsehserie Andromeda ist die Andromedagalaxie einer der Handlungsorte.
• In dem Film The Wild Blue Yonder aus dem Jahr 2005 geht es um intergalaktische Siedlungsprojekte zwischen dem Planeten dieses Namens in der Andromedagalaxie und der Erde.
• Das Computer-Spiel Mass Effect: Andromeda spielt in der Andromedagalaxie, die der Vorgeschichte nach von 4 Raumschiffen nach einer etwa 600 Jahre andauernden Reise von der Milchstraße aus erreicht wird.

Weblinks

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Commons: Andromedagalaxie – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Datei:Wiktfavicon en.svgWiktionary: Andromedagalaxie – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

• Stefan Karge: Der große Andromeda-Nebel auf YouTube, abgerufen am 30. Juli 2020. Vortrag – Physikalischer Verein, Sternwarte Frankfurt.
• Florian Freistetter: Sternengeschichten Folge 208: Die Andromedagalaxie. In ScienceBlogs. Podcast und Transkription mit Abbildungen.
• Hartmut Frommert, Christine Kronberg: M31. In: SEDS. Abgerufen am 8. August 2020. 

Datenbanken mit rund 10.000 Forschungsberichten (Stand 2020) zur oder mit Bezug auf die Andromedagalaxie:

• Astrophysics Data System: M31.
• SIMBAD: M31.

Einzelnachweise

<references responsive> <ref name="NED"> NGC 224. In: NASA/IPAC EXTRAGALACTIC DATABASE. 22. August 2007, abgerufen am 28. September 2019 ().  </ref> <ref name="Scheiner1899"> </ref> <ref name="Linke1914"> </ref> </references>

Vorgänger im Katalog: M 30

Andromedagalaxie

Nachfolger im Katalog: M 32

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