M 4 (hvězdná kupa)

M 4 ( NGC 6121 ) je kulová hvězdokupa v souhvězdí Štíra , která je Zemi nejbližší nebo jedna z nejbližších. Nachází se ve vzdálenosti 1,89 kiloparseků (6160 světelných let ). Hvězdokupa není příliš velká co do velikosti a hmotnosti: slapový poloměr kupy je 70 světelných let a hvězdy hvězdokupy se soustředí hlavně v oblasti o poloměru 38 světelných let.

Hvězdokupa obsahuje více než 100 tisíc hvězd a asi 40 tisíc bílých trpaslíků . Podle různých odhadů je stáří hvězdné populace v kupě 11,5–13,3 miliardy let. Mezi proměnnými hvězdami kupy je milisekundový pulsar , který hostí exoplanetu s názvem PSR B1620-26 b  , nejstarší známou exoplanetu.

Hvězdokupa byla objevena Jean Philippe de Chezo v roce 1746. V roce 1784 Charles Messier rozlišil jednotlivé hvězdy v kupě - M 4 byla první kulová hvězdokupa, kde se to podařilo.

Zdánlivá velikost kupy 5,8 m ji činí pozorovatelnou pouhým okem na velmi tmavé obloze a její úhlový průměr je 35 obloukových minut , což je větší než úhlová velikost Měsíce .

Možnosti

Umístění

M 4 je kulová hvězdokupa . Vzdálenost ke kupě podle trigonometrické paralaxy , měřená dalekohledem Gaia , je asi 1,89 kiloparseků (6160 světelných let ) a dřívější nepřímé odhady vzdálenosti nabývají hodnot 1,7 až 2,2 kpc (5500-7200 světelných let) [1 ] .

M 4 je považována za nejbližší kulovou hvězdokupu Zemi [2] , nebo za jednu z nejbližších. Přestože v roce 2007 byla objevena hvězdokupa FSR 1767 , která je ještě blíže než M 4 - na vzdálenost 4900 světelných let [3] , v různých studiích je tento objekt považován jak za kulovou [4] , tak za otevřenou hvězdokupu [ 5] . V některých studiích byla povaha FSR 1767 jako klastru v zásadě zpochybněna [6] . Druhá nejbližší potvrzená kulová hvězdokupa, NGC 6397 , se nachází ve vzdálenosti 2,4 kpc (7800 světelných let) od Země [1] .

M 4 se nachází ve směru středu Galaxie , na pozadí výdutě a je relativně blízko rovině galaktického disku : ve vzdálenosti 2000 světelných let od něj, díky čemuž je mezihvězdná absorpce silně ovlivňuje shluk [7] . M 4 se vzdaluje od Slunce rychlostí 70 km/s [3] .

Fyzikální vlastnosti

M 4 je relativně malý shluk. Slapový poloměr kupy je 70 světelných let. Hvězdy kupy jsou většinou soustředěny v oblasti o poloměru 38 světelných let, ale na fotografiích s krátkou expozicí a při vizuálních pozorováních je patrná menší oblast. Centrální část o poloměru 8 světelných let obsahuje polovinu hmotnosti celé kupy a poloměr jádra kupy je 1,8 světelného roku. M 4 patří do koncentrační třídy Shapley-Sawyer IX, což znamená poměrně nízkou koncentraci hvězd - jednu z nejmenších mezi kulovými hvězdokupami v Messierově katalogu [3] [7] .

Hmotnost kupy je také malá a činí asi 6,25–6,3⋅10 4 M ⊙ . Hvězdokupa zřejmě v minulosti ztratila značnou část své hmoty v důsledku slapových interakcí s jinými objekty: podle různých teoretických modelů byla hmotnost kupy při formování 3,4–7,5⋅10 5 M ⊙ . Simulace také ukazují, že kupa prošla kolapsem jádra , ačkoli pozorovaný profil jasnosti je charakteristický pro kupy, které nenastaly [8] [9] .

Absolutní velikost M 4 je −7,2 m [10] , svítivost 6,25⋅10 4 L ⊙ [11] . Integrální spektrální třída shluku je F8, barevný index B−V  je 1,03 [3] .

Hvězdná populace

V hvězdokupě M 4 se podle teoretických výpočtů nachází více než 100 tisíc hvězd a asi 40 tisíc bílých trpaslíků [2] [7] . Podle různých odhadů je stáří hvězdné populace M 4 11,5–13,3 miliard let a metalicita  je od −1,20 do −1,05, což odpovídá relativnímu množství železa 6–9 % sluneční [ 10] [12] [13] . Obohacení o prvky alfa procesu vůči železu je +0,39, to znamená, že obsah prvků alfa vůči železu je 2,5krát vyšší než u solárního [8] . Je možné, že v kupě jsou dvě hvězdné populace různého stáří, ale rozdíl v jejich stáří by neměl přesáhnout 214 milionů let [14] .

V kupě je známo nejméně 90 proměnných hvězd , z nichž významnou část tvoří proměnné RR Lyrae [15] . Mezi další proměnné patří PSR B1620-26 , milisekundový pulsar s periodou 11 ms , třikrát rychlejší než u Krabí mlhoviny [7] . Pulsar je součástí systému tří objektů, který zahrnuje bílého trpaslíka a exoplanetu nazvanou PSR B1620-26 b . Exoplaneta zřejmě vznikla přibližně ve stejnou dobu jako hvězdy v kupě a jde o nejstarší známou exoplanetu [16] .

Hvězdokupa obsahuje hvězdu Y 453, která je poměrně jasná v ultrafialové oblasti : její teplota je 72 000 K a její svítivost je asi 690 L ⊙ . Y 453 je vyvinutá hvězda, která opustila větev asymptotického obra , její hmotnost je 0,53 M ⊙ [17] .

Historie studia

Hvězdokupa M4 objevil Jean Philippe de Chezo v roce 1746. Jeho objev však nebyl publikován a v roce 1752 Nicolas Louis de Lacaille [7] [18] samostatně objevil kupu .

Chezo a Lacaille nebyli schopni rozlišit hvězdy v kupě a spletli si ji s mlhovinou: první, kdo to dokázal, byl Charles Messier v roce 1764 a také katalogizoval hvězdokupu . Hvězdokupa M 4 byla jedinou kulovou hvězdokupou v Messierových pozorováních a vůbec první kulovou hvězdokupou, kde byly rozlišeny jednotlivé hvězdy [3] [7] .

V roce 1987 byl objeven milisekundový pulsar PSR B1620−26 , který se stal druhým objeveným v kulové hvězdokupě: první byl PSR B1821−24 v kupě M 28 [7] [19] . V roce 1992 se ukázalo, že kromě pulsaru a bílého trpaslíka je v systému ještě jeden nízkohmotný objekt PSR B1620−26 b : jeho hmotnost byla známa s nízkou přesností. V důsledku dalších pozorování byla hodnota upřesněna a do roku 2003 bylo potvrzeno, že tento objekt je planetou – k tomuto objevu významně přispěla pozorování pomocí Hubbleova teleskopu [20] . V roce 1997 byla navíc pomocí stejného dalekohledu pořízena fotografie 258 bílých trpaslíků v kupě a v roce 2001 byly na fotografii s dlouhou expozicí zachyceny hvězdy o zdánlivé velikosti až 30 m [7 ] .

Sledování

Hvězdokupa M 4 má zdánlivou velikost 5,8 m , díky čemuž je viditelná pouhým okem na velmi tmavé obloze. Úhlový průměr kupy dosahuje při fotografování s dlouhou expozicí 35 obloukových minut , což je větší než úhlové rozměry Měsíce . Při krátké expozici je vidět menší oblast a při vizuálním pozorování není úhlový průměr větší než 15 obloukových minut. Hvězdokupa je pozorována v souhvězdí Štíra , nejlepší měsíc pro pozorování je červenec [2] [3] [21] .

M 4 je 1,3 stupně západně od Antares . Hvězdokupa je snadno rozpoznatelná malým dalekohledem : v tomto případě vypadá jako mlhavá skvrna a při použití malého dalekohledu se stane kulatý tvar kupy viditelný. Dalekohled o průměru čočky 50 mm umožňuje rozlišit jednotlivé hvězdokupy, z nichž nejjasnější má velikost 10,8 m . Při použití většího dalekohledu s průměrem čočky 120 mm je viditelná protáhlá struktura několika jasných hvězd [3] [21] .

50 minut oblouku východně od M 4 a 30 minut oblouku od Antares je další kulová hvězdokupa, NGC 6144 . Je slabší než M 4 - jeho zdánlivá velikost je 9,0 m a k jeho pozorování je potřeba použít dalekohled s průměrem čočky alespoň 200 mm [3] [21] .

Poznámky

1. ↑ 1 2 Shao Z., Li L. Gaia paralaxa kulových hvězdokup Mléčné dráhy - Řešení modelu směsi  // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society  . — Oxf. : Wiley-Blackwell , 2019. - 1. listopadu ( vol. 489 ). - S. 3093-3101 . — ISSN 0035-8711 . - doi : 10.1093/mnras/stz2317 . Archivováno z originálu 16. srpna 2021.
2. ↑ 1 2 3 Garner R. Messier 4 . NASA (6. října 2017). Získáno 12. srpna 2021. Archivováno z originálu dne 12. srpna 2021. (neurčitý)
3. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 Frommert H., Kronberg C. Messier 4 . Messierova databáze . Získáno 12. srpna 2021. Archivováno z originálu dne 4. října 2018. (neurčitý)
4. ↑ Bonatto C., Bica E., Ortolani S., Barbuy B. Další zkoumání povahy FSR1767  // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society  . — Oxf. : Wiley-Blackwell , 2009. - 1. srpen ( sv. 397 ). — S. 1032–1040 . — ISSN 0035-8711 . - doi : 10.1111/j.1365-2966.2009.15020.x . Archivováno z originálu 16. srpna 2021.
5. ↑ Kharchenko NV, Piskunov AE, Schilbach E., Röser S., Scholz R.-D. Globální průzkum hvězdokup v Mléčné dráze. II. Katalog základních parametrů  // Astronomie a astrofyzika . - Les Ulis: EDP Sciences , 2013. - 1. října ( sv. 558 ). — S. A53 . — ISSN 0004-6361 . - doi : 10.1051/0004-6361/201322302 . Archivováno z originálu 3. dubna 2019.
6. ↑ Froebrich D., Meusinger H., Scholz A. Následná pozorování  NTT kandidátů na hvězdokupy z katalogu FSR  , Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . - Ofx.: Wiley-Blackwell , 2008. - 1. listopad ( sv. 390 ). — S. 1598–1618 . — ISSN 0035-8711 . - doi : 10.1111/j.1365-2966.2008.13849.x . Archivováno z originálu 16. srpna 2021.
7. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 Stoyan a kol., 2008 , str. 80.
8. ↑ 1 2 Marino AF, Villanova S., Piotto G., Milone AP, Momany Y. Spektroskopický a fotometrický důkaz dvou hvězdných populací v galaktické kulové hvězdokupě NGC 6121 (M 4  )  // Astronomie a astrofyzika . - Les Ulis: EDP Sciences , 2008. - 1. listopad ( sv. 490 ). — S. 625–640 . — ISSN 0004-6361 . - doi : 10.1051/0004-6361:200810389 . Archivováno z originálu 12. dubna 2019.
9. ↑ Heggie DC, Giersz M. Monte Carlo simulace hvězdokup - V.  Kulová hvězdokupa M4  // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . — Oxf. : Wiley-Blackwell , 2008. - 1. října ( sv. 389 ). — S. 1858–1870 . — ISSN 0035-8711 . - doi : 10.1111/j.1365-2966.2008.13702.x . Archivováno z originálu 16. srpna 2021.
10. ↑ 1 2 Giersz M., Heggie DC Monte Carlo simulace hvězdokup - VI. Kulová hvězdokupa NGC 6397  // Měsíční zprávy Královské astronomické společnosti  . — Oxf. : Wiley-Blackwell , 2009. - 1. května ( sv. 395 ). - S. 1173-1183 . — ISSN 0035-8711 . - doi : 10.1111/j.1365-2966.2009.14638.x . Archivováno z originálu 16. srpna 2021.
11. ↑ Richer HB, Fahlman GG, Brewer J., Davis S., Kalirai J. Pozorování Hubbleova vesmírného dalekohledu hlavní sekvence M4  //  The Astronomical Journal . - Bristol: IOP Publishing , 2004. - 1. května ( sv. 127 ). — S. 2771–2792 . — ISSN 0004-6256 . - doi : 10.1086/383543 . Archivováno z originálu 16. srpna 2021.
12. ↑ Song F., Li Y., Wu T., Pietrinferni A., Poon H. Vliv frakce kovové hmoty Z, věku a parametru mixovací délky na velikost RGB Bump pro   klastr M4 / The Astronomical Journal . - Bristol: IOP Publishing , 2018. - 1. prosince ( roč. 869 ). — S. 109 . — ISSN 0004-637X . - doi : 10.3847/1538-4357/aaecd3 . Archivováno z originálu 16. srpna 2021.
13. ↑ VandenBerg DA, Brogaard K., Leaman R., Casagrande L. Věk 55 kulových hvězdokup podle určení pomocí zlepšeného ΔVHB
    TOMetoda spolu s omezeními diagramu barev a velikosti a jejich důsledky pro širší problémy  //  The Astrophysical Journal . - Bristol: IOP Publishing , 2013. - 1. října ( sv. 775 ). — S. 134 . — ISSN 0004-637X . - doi : 10.1088/0004-637X/775/2/134 . Archivováno z originálu 28. března 2019.
14. ↑ Lucertini F., Nardiello D., Piotto G. The Hubble Space Telescope UV Legacy Survey of Galactic Globular Clusters. XXII. Relativní stáří více populací v pěti kulových hvězdokupách  // Astronomie a astrofyzika  . - Bristol: IOP Publishing , 2021. - 1. února ( vol. 646 ). — S. A125 . — ISSN 0004-6361 . - doi : 10.1051/0004-6361/202039441 . Archivováno z originálu 16. srpna 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. září ( vol. 244 ). — Str. 12 . — ISSN 0067-0049 . doi : 10.3847 /1538-4365/ab3849 . Archivováno z originálu 16. srpna 2021.
16. ↑ Identifikována nejstarší známá planeta . NASA (23. března 2008). Získáno 13. srpna 2021. Archivováno z originálu dne 13. srpna 2021. (neurčitý)
17. ↑ Dixon WV, Chayer P., Latour M., Bertolami MMM, Benjamin RA Pozorování ultrafialově jasné hvězdy Y453 v kulové hvězdokupě M4 (NGC 6121  )  // The Astronomical Journal . - Bristol: IOP Publishing , 2017. - 1. září ( sv. 154 ). — S. 126 . — ISSN 0004-6256 . - doi : 10.3847/1538-3881/aa8450 . Archivováno z originálu 16. srpna 2021.
18. ↑ Seligman C. Nové objekty obecného katalogu: NGC 6100 - 6149 . cseligman.com . Získáno 13. srpna 2021. Archivováno z originálu dne 26. září 2018. (neurčitý)
19. ↑ Lyne AG, Biggs JD, Brinklow A., Ashworth M., McKenna J. Objev binárního milisekundového pulsaru v kulové hvězdokupě M4   // Nature . - N. Y .: NPG , 1988. - březen ( sv. 332 , vyd. 6159 ). — S. 45–47 . — ISSN 1476-4687 . - doi : 10.1038/332045a0 . Archivováno z originálu 13. srpna 2021.
20. ↑ Identifikována nejstarší známá planeta  . Hubbleův vesmírný dalekohled (10. července 2003). Získáno 13. srpna 2021. Archivováno z originálu dne 16. srpna 2021.
21. ↑ 1 2 3 Stoyan et al., 2008 , pp. 80-81.

Literatura

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