M 4 (tähtijoukko)

M 4 ( NGC 6121 ) on pallomainen tähtijoukko Skorpionin tähdistössä , joka on lähinnä Maata tai yksi lähimmistä. Se sijaitsee 1,89 kiloparsekin (6160 valovuoden ) etäisyydellä. Joukko ei ole kooltaan ja massaltaan kovin suuri: joukon vuorovesisäde on 70 valovuotta, ja joukon tähdet ovat pääasiassa keskittyneet alueelle, jonka säde on 38 valovuotta.

Joukko sisältää yli 100 tuhatta tähteä ja noin 40 tuhatta valkoista kääpiötä . Tähtijoukon ikä on eri arvioiden mukaan 11,5–13,3 miljardia vuotta. Joukon muuttuvien tähtien joukossa on millisekunnin pulsari , joka isännöi eksoplaneetta nimeltä PSR B1620-26 b  , vanhin tunnettu eksoplaneetta.

Jean Philippe de Chezo löysi klusterin vuonna 1746. Vuonna 1784 Charles Messier erotti joukossa yksittäisiä tähtiä - M 4 oli ensimmäinen pallomainen tähtijoukko, jossa tämä tehtiin.

Joukon näennäinen suuruus on 5,8 m , joten se on havaittavissa paljaalla silmällä hyvin tummalla taivaalla, ja sen kulmahalkaisija on 35 minuutin kaari , mikä on suurempi kuin Kuun kulmakoko .

Vaihtoehdot

Sijainti

M 4 on pallomainen tähtijoukko . Gaia -teleskoopilla mitattu trigonometrisen parallaksin mukainen etäisyys klusteriin on noin 1,89 kiloparsekkia (6160 valovuotta ), ja aikaisemmat epäsuorat etäisyysarviot ovat arvoja 1,7-2,2 kpc (5500-7200 valovuotta) [1 ] .

M 4:tä pidetään Maata lähimpänä pallomaisena klusterina [2] tai yhtenä lähimmistä. Vaikka vuonna 2007 löydettiin tähtijoukko FSR 1767 , joka on jopa lähempänä kuin M 4 - 4900 valovuoden etäisyydellä [3] , eri tutkimuksissa tätä kohdetta pidetään sekä pallomaisena [4] että avoimena klusterina [ 3]. 5] . Joissakin tutkimuksissa FSR 1767:n luonne klusterina on periaatteessa kyseenalaistettu [6] . Toiseksi lähin vahvistettu pallomainen klusteri, NGC 6397 , sijaitsee 2,4 kpc:n (7800 valovuoden) etäisyydellä Maasta [1] .

M 4 sijaitsee galaksin keskuksen suunnassa pullistuman taustaa vasten ja on suhteellisen lähellä galaktisen kiekon tasoa: 2000 valovuoden etäisyydellä siitä, minkä vuoksi tähtienvälinen absorptio on voimakasta vaikuttaa klusteriin [7] . M 4 etenee pois Auringosta nopeudella 70 km/s [3] .

Fyysiset ominaisuudet

M 4 on suhteellisen pieni klusteri. Klusterin vuorovesisäde on 70 valovuotta. Joukon tähdet ovat pääosin keskittyneet alueelle, jonka säde on 38 valovuotta, mutta pienempi alue on havaittavissa valokuvissa, joissa on lyhyt valotus, ja visuaalisissa havainnoissa. Keskiosa, jonka säde on 8 valovuotta, sisältää puolet koko joukon massasta ja klusterin ytimen säde on 1,8 valovuotta. M 4 kuuluu Shapley-Sawyer IX -pitoisuusluokkaan, mikä tarkoittaa melko pientä tähtien pitoisuutta - yksi pienimmistä pallomaisista klusteista Messier-luettelossa [3] [7] .

Myös klusterin massa on pieni ja on noin 6,25–6,3⋅10 4 M ⊙ . Ilmeisesti klusteri menetti aiemmin merkittävän osan massastaan ​​johtuen vuorovesivuorovaikutuksista muiden esineiden kanssa: eri teoreettisten mallien mukaan klusterin massa muodostumisen aikana oli 3,4–7,5⋅10 5 M ⊙ . Simulaatiot osoittavat myös, että klusterin ydin romahti , vaikka havaittu kirkkausprofiili on tyypillinen klustereille, joita ei esiintynyt [8] [9] .

M 4:n absoluuttinen magnitudi on −7,2 m [10] , valoisuus on 6,25⋅10 4 L ⊙ [11] . Klusterin integraalispektriluokka on F8, väriindeksi B−V  on 1,03 [3] .

Tähtipopulaatio

M 4 -klusterissa on teoreettisten laskelmien mukaan yli 100 tuhatta tähteä ja noin 40 tuhatta valkoista kääpiötä [2] [7] . Eri arvioiden mukaan M 4:n tähtipopulaation ikä on 11,5–13,3 miljardia vuotta ja metallisuus –1,20–1,05  , mikä vastaa 6–9 %:n suhteellista raudan määrää aurinkokunnasta. 10] [12] [13] . Rikastus alfaprosessin alkuaineilla suhteessa rautaan on +0,39, eli alfa -alkuaineiden pitoisuus suhteessa rautaan on 2,5 kertaa suurempi kuin aurinkoenergian [8] . On mahdollista, että klusterissa on kaksi eri-ikäistä tähtipopulaatiota, mutta niiden ikäero ei saisi ylittää 214 miljoonaa vuotta [14] .

Joukkoon tunnetaan ainakin 90 muuttuvaa tähteä , joista merkittävä osa on RR Lyrae -muuttujia [15] . Muita muuttujia ovat PSR B1620-26 , millisekunnin pulsari , jonka jakso on 11 ms , kolme kertaa nopeampi kuin rapu-sumu [7] . Pulsar on osa kolmen objektin järjestelmää, joka sisältää valkoisen kääpiön ja eksoplaneetan nimeltä PSR B1620-26 b . Ilmeisesti eksoplaneetta muodostui suunnilleen samaan aikaan joukon tähdet ja on vanhin tunnettu eksoplaneetta [16] .

Joukko sisältää tähti Y 453, joka on melko kirkas ultraviolettialueella : sen lämpötila on 72 000 K ja kirkkaus noin 690 L ⊙ . Y 453 on kehittynyt tähti, joka on jättänyt asymptoottisen jättiläishaaran , sen massa on 0,53 M ⊙ [17] .

Opiskeluhistoria

M4-klusterin löysi Jean Philippe de Chezo vuonna 1746. Hänen löytöään ei kuitenkaan julkaistu, ja vuonna 1752 Nicolas Louis de Lacaille [7] [18] löysi klusterin itsenäisesti .

Chezo ja Lacaille eivät pystyneet erottamaan tähtiä joukossa ja luulivat sen sumuksi: ensimmäinen, joka pystyi tekemään tämän, oli Charles Messier vuonna 1764, ja hän myös luetteloi joukon . M 4 -joukko oli Messierin havaintojen ainoa pallomainen tähtijoukko ja ensimmäinen pallomainen tähtijoukko, jossa yksittäisiä tähtiä erotettiin [3] [7] .

Vuonna 1987 löydettiin millisekunnin pulsari PSR B1620-26 , josta tuli toinen löydetty pallomaisesta klusterista: ensimmäinen oli PSR B1821-24 klusterissa M 28 [7] [19] . Vuonna 1992 kävi ilmi, että pulsarin ja valkoisen kääpiön lisäksi järjestelmässä on toinen pienimassainen esine PSR B1620−26 b : sen massa tiedettiin heikosti. Lisähavaintojen tuloksena arvoa tarkennettiin, ja vuoteen 2003 mennessä vahvistettiin, että tämä kohde on planeetta - tähän löytöyn vaikuttivat merkittävästi Hubble-teleskoopilla tehdyt havainnot [20] . Lisäksi vuonna 1997 otettiin saman kaukoputken avulla valokuva klusterin 258 valkoisesta kääpiöstä, ja vuonna 2001 tähdet, joiden näennäinen magnitudi on jopa 30 m , vangittiin pitkän valotuksen valokuvaan [7 ] .

Valvonta

M 4 -klusterin näennäinen magnitudi on 5,8 metriä , joten se näkyy paljaalla silmällä erittäin pimeällä taivaalla. Klusterin kulmahalkaisija saavuttaa 35 minuutin kaaren pitkällä valotusajalla kuvattuna, mikä on suurempi kuin Kuun kulmamitat . Lyhyellä valotuksella näkyy pienempi alue, ja visuaalisissa havainnoissa kulmahalkaisija on enintään 15 minuuttia kaaria. Joukko havaitaan Skorpionin tähdistössä , paras kuukausi havainnointiin on heinäkuu [2] [3] [21] .

M 4 on 1,3 astetta Antaresista länteen . Rypäle on helppo havaita pienillä kiikareilla : tässä tapauksessa se näyttää samealta täplältä, ja pientä kaukoputkea käytettäessä klusterin pyöreä muoto tulee näkyviin. Teleskooppi, jonka linssin halkaisija on 50 mm, mahdollistaa yksittäisten tähtien erottamisen, joista kirkkaimman magnitudi on 10,8 m . Käytettäessä suurempaa kaukoputkea, jonka linssin halkaisija on 120 mm, tulee näkyviin pitkänomainen rakenne, jossa on useita kirkkaita tähtiä [3] [21] .

50 minuutin kaaren päässä M 4:stä itään ja 30 minuutin kaaren päässä Antaresista on toinen pallomainen tähtijoukko, NGC 6144 . Se on himmeämpi kuin M 4 - sen näennäinen magnitudi on 9,0 m ja sen tarkkailuun on käytettävä kaukoputkea, jonka linssin halkaisija on vähintään 200 mm [3] [21] .

Muistiinpanot

1. ↑ 1 2 Shao Z., Li L. Gaia parallaksi Linnunradan pallomaisista klustereista - Seosmallin ratkaisu  // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society  . — Oxf. : Wiley-Blackwell , 2019 - 1. marraskuuta ( nide 489 ). - s. 3093-3101 . — ISSN 0035-8711 . - doi : 10.1093/mnras/stz2317 . Arkistoitu alkuperäisestä 16. elokuuta 2021.
2. ↑ 1 2 3 Garner R. Messier 4 . NASA (6. lokakuuta 2017). Haettu 12. elokuuta 2021. Arkistoitu alkuperäisestä 12. elokuuta 2021. (määrätön)
3. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 Frommert H., Kronberg C. Messier 4 . Messier-tietokanta . Haettu 12. elokuuta 2021. Arkistoitu alkuperäisestä 4. lokakuuta 2018. (määrätön)
4. ↑ Bonatto C., Bica E., Ortolani S., Barbuy B. FSR1767:n luonteen edelleen tutkiminen  // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society  . — Oxf. : Wiley-Blackwell , 2009. - 1. elokuuta ( nide 397 ). — s. 1032–1040 . — ISSN 0035-8711 . - doi : 10.1111/j.1365-2966.2009.15020.x . Arkistoitu alkuperäisestä 16. elokuuta 2021.
5. ↑ Kharchenko NV, Piskunov AE, Schilbach E., Röser S., Scholz R.-D. Maailmanlaajuinen tutkimus Linnunradan tähtiklusteista. II. Perusparametrien luettelo  // Astronomy and Astrophysics . - Les Ulis: EDP Sciences , 2013. - 1. lokakuuta ( nide 558 ). — S. A53 . — ISSN 0004-6361 . - doi : 10.1051/0004-6361/201322302 . Arkistoitu alkuperäisestä 3. huhtikuuta 2019.
6. ↑ Froebrich D., Meusinger H., Scholz A.  NTT :n seurantahavainnot tähtijoukkojen ehdokkaista FSR-luettelosta  , Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . - Ofx.: Wiley-Blackwell , 2008. - 1. marraskuuta ( nide 390 ). — P. 1598–1618 . — ISSN 0035-8711 . - doi : 10.1111/j.1365-2966.2008.13849.x . Arkistoitu alkuperäisestä 16. elokuuta 2021.
7. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 Stoyan et al., 2008 , s. 80.
8. ↑ 1 2 Marino AF, Villanova S., Piotto G., Milone AP, Momany Y. Spektroskooppiset ja fotometriset todisteet kahdesta tähtipopulaatiosta galaktisessa pallomaisessa joukossa NGC 6121 (M 4  )  // Tähtitiede ja astrofysiikka . - Les Ulis: EDP Sciences , 2008. - 1. marraskuuta ( nide 490 ). — s. 625–640 . — ISSN 0004-6361 . - doi : 10.1051/0004-6361:200810389 . Arkistoitu alkuperäisestä 12. huhtikuuta 2019.
9. ↑ Heggie DC, Giersz M. Monte Carlo -simulaatiot tähtijoukoista - V.  Pallomainen tähtijoukko M4  // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . — Oxf. : Wiley-Blackwell , 2008. - 1. lokakuuta ( nide 389 ). — P. 1858–1870 . — ISSN 0035-8711 . - doi : 10.1111/j.1365-2966.2008.13702.x . Arkistoitu alkuperäisestä 16. elokuuta 2021.
10. ↑ 1 2 Giersz M., Heggie DC Monte Carlo tähtiklustereiden simulaatiot - VI. Pallomainen klusteri NGC 6397  // Kuukausitiedotteet Royal Astronomical Societysta  . — Oxf. : Wiley-Blackwell , 2009. - 1. toukokuuta ( nide 395 ). - s. 1173-1183 . — ISSN 0035-8711 . - doi : 10.1111/j.1365-2966.2009.14638.x . Arkistoitu alkuperäisestä 16. elokuuta 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. toukokuuta ( nide 127 ). — s. 2771–2792 . — ISSN 0004-6256 . - doi : 10.1086/383543 . Arkistoitu alkuperäisestä 16. elokuuta 2021.
12. ↑ Song F., Li Y., Wu T., Pietrinferni A., Poon H. Metallimassan Z, iän ja sekoituspituusparametrin vaikutus M4-   klusterin RGB-iskun suuruuteen // The Astronomical Journal . - Bristol: IOP Publishing , 2018. - 1. joulukuuta ( nide 869 ). - s. 109 . — ISSN 0004-637X . - doi : 10.3847/1538-4357/aaecd3 . Arkistoitu alkuperäisestä 16. elokuuta 2021.
13. ↑ VandenBerg DA, Brogaard K., Leaman R., Casagrande L. The Ages of 55 Globular Clusters as Determined using an Improved ΔVHB
    TOMenetelmä sekä väri-suuruuskaavion rajoitukset ja niiden vaikutukset laajempiin ongelmiin  //  The Astrophysical Journal . - Bristol: IOP Publishing , 2013. - 1. lokakuuta ( nide 775 ). - s. 134 . — ISSN 0004-637X . - doi : 10.1088/0004-637X/775/2/134 . Arkistoitu alkuperäisestä 28. maaliskuuta 2019.
14. ↑ Lucertini F., Nardiello D., Piotto G. Hubble Space Telescope UV Legacy Survey of Galactic Globular Clusters. XXII. Useiden populaatioiden suhteelliset iät viidessä pallomaisessa klusterissa  // Astronomy and Astrophysics  . - Bristol: IOP Publishing , 2021. - 1. helmikuuta ( nide 646 ). — P. A125 . — ISSN 0004-6361 . - doi : 10.1051/0004-6361/202039441 . Arkistoitu alkuperäisestä 16. elokuuta 2021.
15. ↑ Wallace JJ, Hartman JD, Bakos GA, Bhatti W. Muuttuvien tähtien etsintä pallomaisessa M4-joukossa K2:lla  //  The Astrophysical Journal Supplement Series. - Bristol: IOP Publishing , 2019. - 1. syyskuuta ( nide 244 ). - s. 12 . — ISSN 0067-0049 . doi : 10.3847 /1538-4365/ab3849 . Arkistoitu alkuperäisestä 16. elokuuta 2021.
16. ↑ Vanhin tunnettu planeetta tunnistettu . NASA (23. maaliskuuta 2008). Haettu 13. elokuuta 2021. Arkistoitu alkuperäisestä 13. elokuuta 2021. (määrätön)
17. ↑ Dixon WV, Chayer P., Latour M., Bertolami MMM, Benjamin RA Observations of the Ultraviolet-Bright Star Y453 in the Globular Cluster M4 (NGC 6121  )  // The Astronomical Journal . - Bristol: IOP Publishing , 2017. - 1. syyskuuta ( nide 154 ). - s. 126 . — ISSN 0004-6256 . - doi : 10.3847/1538-3881/aa8450 . Arkistoitu alkuperäisestä 16. elokuuta 2021.
18. ↑ Seligman C. Uudet yleiset luetteloobjektit: NGC 6100 - 6149 . cseligman.com . Haettu 13. elokuuta 2021. Arkistoitu alkuperäisestä 26. syyskuuta 2018. (määrätön)
19. ↑ Lyne AG, Biggs JD, Brinklow A., Ashworth M., McKenna J. Binaarisen millisekunnin pulsarin löytö pallomaisessa klusterissa M4   // Luonto . - N. Y .: NPG , 1988. - maaliskuu ( osa 332 , painos 6159 ). — s. 45–47 . — ISSN 1476-4687 . - doi : 10.1038/332045a0 . Arkistoitu alkuperäisestä 13. elokuuta 2021.
20. ↑ Vanhin tunnettu planeetta  tunnistettu . Hubble-avaruusteleskooppi (10. heinäkuuta 2003). Haettu 13. elokuuta 2021. Arkistoitu alkuperäisestä 16. elokuuta 2021.
21. ↑ 1 2 3 Stoyan et al., 2008 , s. 80-81.

Kirjallisuus

• Stoyan, R., Binnewies S., Friedrich S., Schroeder K. Messier-objektien atlas: Syvän taivaan kohokohdat . - Cambridge, Iso-Britannia: Cambridge University Press , 2008. - ISBN 978-0-511-42329-1 .