M 4 (stjärnhop)

M 4 ( NGC 6121 ) är en klotformad stjärnhop i stjärnbilden Scorpius , närmast jorden eller en av de närmaste. Den ligger på ett avstånd av 1,89 kiloparsecs (6160 ljusår ). Klungan är inte särskilt stor i storlek och massa: klustrets tidvattenradie är 70 ljusår, och klustrets stjärnor är huvudsakligen koncentrerade i en region med en radie på 38 ljusår.

Klustret innehåller mer än 100 tusen stjärnor och cirka 40 tusen vita dvärgar . Enligt olika uppskattningar är åldern på stjärnpopulationen i klustret 11,5–13,3 miljarder år. Bland klustrets variabla stjärnor finns en millisekundspulsar som är värd för en exoplanet som kallas PSR B1620-26 b  , den äldsta kända exoplaneten.

Klustret upptäcktes av Jean Philippe de Chezo 1746. 1784 urskiljde Charles Messier enskilda stjärnor i hopen - M 4 var den första klothopen där detta gjordes.

Klustrets skenbara magnitud på 5,8 m gör det observerbart för blotta ögat i mycket mörka himmel, och dess vinkeldiameter är 35 minuters båge , vilket är större än månens vinkelstorlek .

Alternativ

Plats

M 4 är en klotformad stjärnhop . Avståndet till klustret enligt trigonometrisk parallax , uppmätt med Gaia- teleskopet , är cirka 1,89 kiloparsek (6160 ljusår ), och tidigare, indirekta avståndsuppskattningar tar värden på 1,7 till 2,2 kpc (5500-7200 ljusår) [1 ] .

M 4 anses vara den klotformade klungan som ligger närmast jorden [2] , eller en av de närmaste. Även om stjärnhopen FSR 1767 upptäcktes 2007 , som är ännu närmare än M 4 - på ett avstånd av 4900 ljusår [3] , betraktas detta objekt i olika studier både som en klotformad [4] och som en öppen stjärnhop [ 4] 5] . I vissa studier har karaktären av FSR 1767 som ett kluster i princip utmanats [6] . Den näst närmaste bekräftade klothopen, NGC 6397 , ligger på ett avstånd av 2,4 kpc (7800 ljusår) från jorden [1] .

M 4 är belägen i riktning mot centrum av galaxen , mot bakgrund av utbuktningen , och är relativt nära planet för den galaktiska skivan : på ett avstånd av 2000 ljusår från den, på grund av vilken interstellär absorption starkt påverkar klustret [7] . M 4 rör sig bort från solen med en hastighet av 70 km/s [3] .

Fysiska egenskaper

M 4 är ett relativt litet kluster. Tidvattenradien för klustret är 70 ljusår. Stjärnhopens stjärnor är mestadels koncentrerade i ett område med en radie på 38 ljusår, men ett mindre område märks på fotografier med kort exponering och vid visuella observationer. Den centrala delen med en radie på 8 ljusår innehåller halva massan av hela klustret, och radien för klustrets kärna är 1,8 ljusår. M 4 tillhör Shapley-Sawyer IX koncentrationsklassen, vilket innebär en ganska låg koncentration av stjärnor - en av de minsta bland klothopar i Messier-katalogen [3] [7] .

Klustrets massa är också liten och uppgår till cirka 6,25–6,3⋅10 4 M ⊙ . Uppenbarligen förlorade klustret en betydande del av sin massa tidigare på grund av tidvatteninteraktioner med andra objekt: enligt olika teoretiska modeller var klustrets massa under bildandet 3,4–7,5⋅10 5 M ⊙ . Simuleringar visar också att klustret upplevde en kärnkollaps , även om den observerade ljusstyrkaprofilen är karakteristisk för kluster som inte inträffade [8] [9] .

Den absoluta magnituden för M 4 är −7,2 m [10] , ljusstyrkan är 6,25⋅10 4 L ⊙ [11] . Den integrala spektralklassen för klustret är F8, färgindexet B−V  är 1,03 [3] .

Stjärnpopulation

I M 4-klustret finns det enligt teoretiska beräkningar mer än 100 tusen stjärnor och cirka 40 tusen vita dvärgar [2] [7] . Enligt olika uppskattningar är åldern på stjärnpopulationen M 4 11,5–13,3 miljarder år, och metalliciteten  är från −1,20 till −1,05, vilket motsvarar ett relativt överflöd av järn på 6–9 % av solenergin [ 10] [12] [13] . Anrikningen med element i alfaprocessen i förhållande till järn är +0,39, det vill säga innehållet av alfaelement i förhållande till järn är 2,5 gånger högre än solenergin [8] . Det är möjligt att det finns två stjärnpopulationer i olika åldrar i klustret, men skillnaden i deras ålder bör inte överstiga 214 miljoner år [14] .

Minst 90 variabla stjärnor är kända i klustret , varav en betydande del är RR Lyrae-variabler [15] . Andra variabler inkluderar PSR B1620-26 , en millisekundspulsar med en period på 11 ms , tre gånger snabbare än krabbanebulosan [7] . Pulsaren är en del av ett treobjektsystem som inkluderar en vit dvärg och en exoplanet som kallas PSR B1620-26 b . Uppenbarligen bildades exoplaneten ungefär samtidigt med stjärnorna i klustret och är den äldsta kända exoplaneten [16] .

Stjärnhopen innehåller stjärnan Y 453, som är ganska ljus i det ultravioletta området : dess temperatur är 72 000 K och dess ljusstyrka är cirka 690 L ⊙ . Y 453 är en utvecklad stjärna som har lämnat den asymptotiska jättegrenen , dess massa är 0,53 M ⊙ [17] .

Studiens historia

M4-klustret upptäcktes av Jean Philippe de Chezo 1746. Men hans upptäckt publicerades inte, och 1752 upptäckte Nicolas Louis de Lacaille [7] [18] självständigt klustret .

Chezo och Lacaille kunde inte särskilja stjärnorna i klustret och antog det för en nebulosa: den första som kunde göra detta var Charles Messier 1764, och han katalogiserade också klustret . M 4-hopen var den enda klothopen i Messiers observationer och den första klothopen någonsin där enskilda stjärnor upplöstes [3] [7] .

1987 upptäcktes millisekundpulsaren PSR B1620−26 och blev den andra som upptäcktes i en klotformig klunga: den första var PSR B1821−24 i klungan M 28 [7] [19] . 1992 visade det sig att det förutom pulsaren och den vita dvärgen finns ett annat lågmassaobjekt PSR B1620−26 b i systemet : dess massa var känd med låg noggrannhet. Som ett resultat av ytterligare observationer förfinades värdet, och 2003 bekräftades det att detta objekt är en planet - ett betydande bidrag till denna upptäckt gjordes av observationer med Hubble-teleskopet [20] . Dessutom togs 1997, med hjälp av samma teleskop, ett fotografi av 258 vita dvärgar i klustret, och 2001 fångades stjärnor med en skenbar magnitud på upp till 30 m i ett fotografi med lång exponering [7 ] .

Övervakning

M 4-klustret har en skenbar magnitud på 5,8 m , vilket gör det synligt för blotta ögat på mycket mörk himmel. Klustrets vinkeldiameter når 35 minuters båge när det fotograferas med lång exponering, vilket är större än månens vinkelmått . Med en kort exponering är ett mindre område synligt, och med visuella observationer är vinkeldiametern inte mer än 15 minuters båge. Stjärnhopen observeras i stjärnbilden Scorpius , den bästa månaden för observation är juli [2] [3] [21] .

M 4 är 1,3 grader väster om Antares . Klustret är lätt att upptäcka med en liten kikare : i det här fallet ser det ut som en disig fläck, och när du använder ett litet teleskop blir klustrets runda form synlig. Ett teleskop med en linsdiameter på 50 mm gör det möjligt att urskilja enskilda klusterstjärnor, vars ljusstarkaste har en magnitud på 10,8 m . När man använder ett större teleskop, med en linsdiameter på 120 mm, blir en långsträckt struktur av flera ljusa stjärnor synlig [3] [21] .

50 bågminuter öster om M 4 och 30 bågminuter från Antares finns en annan klotformad klunga, NGC 6144 . Den är svagare än M 4 - dess skenbara magnitud är 9,0 m , och för att observera den behöver du använda ett teleskop med en linsdiameter på minst 200 mm [3] [21] .

Anteckningar

1. ↑ 1 2 Shao Z., Li L. Gaia parallax av Vintergatans globulära kluster - En lösning av blandningsmodell  // Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society  . — Oxf. : Wiley-Blackwell , 2019. - 1 november ( vol. 489 ). - P. 3093-3101 . — ISSN 0035-8711 . - doi : 10.1093/mnras/stz2317 . Arkiverad från originalet den 16 augusti 2021.
2. ↑ 1 2 3 Garner R. Messier 4 . NASA (6 oktober 2017). Hämtad 12 augusti 2021. Arkiverad från originalet 12 augusti 2021. (obestämd)
3. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 Frommert H., Kronberg C. Messier 4 . Messier Database . Hämtad 12 augusti 2021. Arkiverad från originalet 4 oktober 2018. (obestämd)
4. ↑ Bonatto C., Bica E., Ortolani S., Barbuy B. Undersöker vidare naturen av FSR1767  // Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society  . — Oxf. : Wiley-Blackwell , 2009. - 1 augusti ( vol. 397 ). — S. 1032–1040 . — ISSN 0035-8711 . - doi : 10.1111/j.1365-2966.2009.15020.x . Arkiverad från originalet den 16 augusti 2021.
5. ↑ Kharchenko NV, Piskunov AE, Schilbach E., Röser S., Scholz R.-D. Global undersökning av stjärnhopar i Vintergatan. II. Katalogen över grundparametrar  // Astronomi och astrofysik . - Les Ulis: EDP Sciences , 2013. - 1 oktober ( vol. 558 ). — S. A53 . — ISSN 0004-6361 . - doi : 10.1051/0004-6361/201322302 . Arkiverad från originalet den 3 april 2019.
6. ↑ Froebrich D., Meusinger H., Scholz A.  NTT -uppföljande observationer av stjärnhopkandidater från FSR-katalogen  , Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . - Ofx.: Wiley-Blackwell , 2008. - 1 november ( vol. 390 ). — S. 1598–1618 . — ISSN 0035-8711 . - doi : 10.1111/j.1365-2966.2008.13849.x . Arkiverad från originalet den 16 augusti 2021.
7. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 Stoyan et al., 2008 , sid. 80.
8. ↑ 1 2 Marino AF, Villanova S., Piotto G., Milone AP, Momany Y. Spektroskopiska och fotometriska bevis på två stjärnpopulationer i den galaktiska klothopen NGC 6121 (M 4  )  // Astronomi och astrofysik . - Les Ulis: EDP Sciences , 2008. - 1 november ( vol. 490 ). — S. 625–640 . — ISSN 0004-6361 . - doi : 10.1051/0004-6361:200810389 . Arkiverad från originalet den 12 april 2019.
9. ↑ Heggie DC, Giersz M. Monte Carlo-simuleringar av stjärnhopar - V.  Den klotformade hopen M4  // Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society . — Oxf. : Wiley-Blackwell , 2008. - 1 oktober ( vol. 389 ). — S. 1858–1870 . — ISSN 0035-8711 . - doi : 10.1111/j.1365-2966.2008.13702.x . Arkiverad från originalet den 16 augusti 2021.
10. ↑ 1 2 Giersz M., Heggie DC Monte Carlo simuleringar av stjärnhopar - VI. Globularhopen NGC 6397  // Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society  . — Oxf. : Wiley-Blackwell , 2009. - 1 maj ( vol. 395 ). - P. 1173-1183 . — ISSN 0035-8711 . - doi : 10.1111/j.1365-2966.2009.14638.x . Arkiverad från originalet den 16 augusti 2021.
11. ↑ Richer HB, Fahlman GG, Brewer J., Davis S., Kalirai J. Hubble Space Telescope Observations of the Main Sequence of M4  //  The Astronomical Journal . - Bristol: IOP Publishing , 2004. - 1 maj ( vol. 127 ). — S. 2771–2792 . — ISSN 0004-6256 . - doi : 10.1086/383543 . Arkiverad från originalet den 16 augusti 2021.
12. ↑ Song F., Li Y., Wu T., Pietrinferni A., Poon H. Inflytandet av metallmassfraktionen Z, ålder och blandningslängdsparameter på RGB-bumpmagnituden för M4-  klustret // The Astronomical Journal . - Bristol: IOP Publishing , 2018. - 1 december ( vol. 869 ). — S. 109 . — ISSN 0004-637X . - doi : 10.3847/1538-4357/aaecd3 . Arkiverad från originalet den 16 augusti 2021.
13. ↑ VandenBerg DA, Brogaard K., Leaman R., Casagrande L. The Ages of 55 Globular Clusters as Determined Using an Improved ΔVHB
    TILLMetod tillsammans med begränsningar för färg-magnituddiagram och deras konsekvenser för bredare frågor  //  The Astrophysical Journal . - Bristol: IOP Publishing , 2013. - 1 oktober ( vol. 775 ). — S. 134 . — ISSN 0004-637X . - doi : 10.1088/0004-637X/775/2/134 . Arkiverad från originalet den 28 mars 2019.
14. ↑ Lucertini F., Nardiello D., Piotto G. Hubble Space Telescope UV Legacy Survey of Galactic Globular Clusters. XXII. Relativ ålder av flera populationer i fem klotformiga kluster  // Astronomi och astrofysik  . - Bristol: IOP Publishing , 2021. - 1 februari ( vol. 646 ). — P. A125 . — ISSN 0004-6361 . - doi : 10.1051/0004-6361/202039441 . Arkiverad från originalet den 16 augusti 2021.
15. ↑ Wallace JJ, Hartman JD, Bakos GA, Bhatti W. A Search for Variable Stars in the Globular Cluster M4 with K2  //  The Astrophysical Journal Supplement Series. - Bristol: IOP Publishing , 2019. - 1 september ( vol. 244 ). — S. 12 . — ISSN 0067-0049 . doi : 10.3847 /1538-4365/ab3849 . Arkiverad från originalet den 16 augusti 2021.
16. ↑ Den äldsta kända planeten identifierad . NASA (23 mars 2008). Hämtad 13 augusti 2021. Arkiverad från originalet 13 augusti 2021. (obestämd)
17. ↑ Dixon WV, Chayer P., Latour M., Bertolami MMM, Benjamin RA Observationer av den ultravioletta ljusa stjärnan Y453 i klothopen M4 (NGC 6121  )  // The Astronomical Journal . - Bristol: IOP Publishing , 2017. - 1 september ( vol. 154 ). — S. 126 . — ISSN 0004-6256 . - doi : 10.3847/1538-3881/aa8450 . Arkiverad från originalet den 16 augusti 2021.
18. ↑ Seligman C. Nya allmänna katalogobjekt: NGC 6100 - 6149 . cseligman.com . Hämtad 13 augusti 2021. Arkiverad från originalet 26 september 2018. (obestämd)
19. ↑ Lyne AG, Biggs JD, Brinklow A., Ashworth M., McKenna J. Upptäckt av en binär millisekundspulsar i klothopen M4   // Nature . - N. Y .: NPG , 1988. - Mars ( vol. 332 , iss. 6159 ). — S. 45–47 . — ISSN 1476-4687 . - doi : 10.1038/332045a0 . Arkiverad från originalet den 13 augusti 2021.
20. ↑ Den äldsta kända planeten  identifierad . Rymdteleskopet Hubble (10 juli 2003). Hämtad 13 augusti 2021. Arkiverad från originalet 16 augusti 2021.
21. ↑ 1 2 3 Stoyan et al., 2008 , s. 80-81.

Litteratur

• Stoyan, R., Binnewies S., Friedrich S., Schroeder K. Atlas of the Messier Objects: Highlights of the Deep Sky . - Cambridge, Storbritannien: Cambridge University Press , 2008. - ISBN 978-0-511-42329-1 .