Википедия

M 4 (звёздное скопление)

M 4 (NGC 6121) — шаровое звёздное скопление в созвездии Скорпиона, ближайшее к Земле или одно из ближайших. Находится на расстоянии в 1,89 килопарсека (6160 световых лет). Скопление имеет не очень большие размеры и массу: приливной радиус скопления равен 70 световым годам, а звёзды скопления в основном сосредоточены в области с радиусом 38 световых лет.

M 4
Шаровое скопление
История исследования
Открыватель Жан Филипп де Шезо
Дата открытия 1746
Наблюдательные данные
(Эпоха J2000.0)
Прямое восхождение 16ч 23м 35,22с
Склонение −26° 31′ 32,70″
Расстояние 6160 св. лет
Видимая звёздная величина (V) 5,8m
Видимые размеры 35′
Лучевая скорость (Rv) 71 ± 0,1 км/с[2]
Собственное движение
 • прямое восхождение −12,48 ± 0,01 mas/год[1]
 • склонение −18,99 ± 0,01 mas/год[1]
Созвездие Скорпион
Физические характеристики
Класс IX
Часть от Млечный Путь
Масса 6,25—6,3⋅104 M⊙
Радиус 38 св. лет
Абсолютная звёздная величина (V) −7,2m
Металличность [Fe/H] −1,2[3][4][…]
Возраст 11,5—13,3 млрд лет
Свойства Ближайшее или одно из ближайших к Земле шаровых скоплений
Информация в базах данных
SIMBAD M 4
Коды в каталогах
M 4, NGC 6121
Логотип Викиданных Информация в Викиданных ?
Логотип Викисклада Медиафайлы на Викискладе

В скоплении содержится более 100 тысяч звёзд и около 40 тысяч белых карликов. По разным оценкам, возраст звёздного населения в скоплении составляет 11,5—13,3 миллиарда лет. Среди переменных звёзд скопления — миллисекундный пульсар, в системе которого находится экзопланета под названием PSR B1620−26 b — старейшая из известных экзопланет.

Скопление открыл Жан Филипп де Шезо в 1746 году. В 1784 году Шарль Мессье различил в скоплении отдельные звёзды — M 4 стало первым шаровым скоплением, где это было сделано.

Видимая звёздная величина скопления 5,8m делает его наблюдаемым невооружённым глазом на очень тёмном небе, а угловой диаметр составляет 35 минут дуги, что больше угловых размеров Луны.

Параметры

править
 
Центральная часть скопления M 4

Расположение

править

M 4 — шаровое звёздное скопление. Расстояние до скопления по тригонометрическому параллаксу, измеренному телескопом Gaia, составляет около 1,89 килопарсека (6160 световых лет), а более ранние, косвенные оценки расстояния принимают значения 1,7 до 2,2 кпк (5500—7200 световых лет)[5].

M 4 считается ближайшим шаровым скоплением к Земле[6], либо одним из ближайших. Хотя в 2007 году было открыто звёздное скопление FSR 1767, которое находится ещё ближе, чем M 4 — на расстоянии 4900 световых лет[7], в различных исследованиях этот объект рассматривается и как шаровое[8], и как рассеянное скопление[9]. В некоторых исследованиях природа FSR 1767 как скопления в принципе оспаривалась[10]. Второе по близости подтверждённое шаровое скопление, NGC 6397, находится на расстоянии 2,4 кпк (7800 световых лет) от Земли[5].

M 4 расположено в направлении центра Галактики, на фоне балджа, и сравнительно близко к плоскости галактического диска: на расстоянии 2000 световых лет от него, из-за чего на скопление достаточно сильно влияет межзвёздное поглощение[11]. M 4 удаляется от Солнца со скоростью 70 км/с[7].

Физические характеристики

править

M 4 ― сравнительно небольшое скопление. Приливной радиус скопления составляет 70 световых лет. Звёзды скопления в основном сосредоточены в области с радиусом 38 световых лет, но на фотографиях с небольшой выдержкой и при визуальных наблюдениях заметна область меньшего размера. В центральной части с радиусом 8 световых лет содержится половина массы всего скопления, а радиус ядра скопления — 1,8 светового года. M 4 принадлежит к классу концентрации Шепли — Сойер IX, что означает довольно низкую концентрацию звёзд — одну из наименьших среди шаровых скоплений каталога Мессье[7][11].

Масса скопления также невелика и составляет около 6,25—6,3⋅104 M⊙. По всей видимости, скопление в прошлом потеряло значительную часть массы из-за приливных взаимодействий с другими объектами: согласно разным теоретическим моделям, при формировании масса скопления составляла 3,4—7,5⋅105 M⊙. Моделирование также показывает, что в скоплении произошёл коллапс ядра, хотя наблюдаемый профиль яркости характерен для скоплений, в которых его не происходило[12][13].

Абсолютная звёздная величина M 4 равна −7,2m[14], светимость составляет 6,25⋅104 L⊙[15]. Интегральный спектральный класс скопления — F8, показатель цвета B−V — 1,03[7].

Звёздное население

править
 
Художественное представление экзопланеты PSR B1620−26 b в скоплении

В скоплении M 4, по теоретическим расчётам, насчитывается более 100 тысяч звёзд и около 40 тысяч белых карликов[6][11]. По разным оценкам, возраст звёздного населения M 4 составляет 11,5—13,3 миллиарда лет, а металличность   — от −1,20 до −1,05, что соответствует относительному содержанию железа в 6—9 % от солнечного[14][16][17]. Обогащение элементами альфа-процесса относительно железа   составляет +0,39, то есть, содержание альфа-элементов относительно железа в 2,5 раза превышает солнечное[12]. Возможно, в скоплении присутствует два звёздных населения разных возрастов, но разница в их возрасте не должна превышать 214 миллионов лет[18].

В скоплении известно не менее 90 переменных звёзд, значительная часть которых — переменные типа RR Лиры[19]. Среди других переменных — PSR B1620−26, миллисекундный пульсар с периодом в 11 мс, что в три раза быстрее, чем у пульсара в Крабовидной туманности[11]. Пульсар — часть системы из трёх объектов, в которую входят белый карлик и экзопланета под названием PSR B1620−26 b. По всей видимости, экзопланета сформировалась приблизительно тогда же, когда и звёзды в скоплении и является старейшей из известных экзопланет[20].

В скоплении есть звезда Y 453, довольно яркая в ультрафиолетовом диапазоне: её температура составляет 72000 K, а светимость — около 690 L⊙. Y 453 — проэволюционировавшая звезда, покинувшая асимптотическую ветвь гигантов, её масса составляет 0,53 M⊙[21].

История изучения

править

Скопление M 4 открыл Жан Филипп де Шезо в 1746 году. Однако его открытие не было опубликовано, и в 1752 году независимо от Шезо скопление открыл Никола Луи де Лакайль[11][22].

Шезо и Лакайль не сумели различить звёзды в скоплении и приняли его за туманность: первым, кто смог это сделать, стал Шарль Мессье в 1764 году, и он же внёс скопление в свой каталог. Скопление M 4 было единственным в наблюдениях Мессье и первым за всю историю шаровым скоплением, где были разрешены отдельные звёзды[7][11].

В 1987 году был открыт миллисекундный пульсар PSR B1620−26, ставший вторым открытым в шаровом скоплении: первым был PSR B1821−24 в скоплении M 28[11][23]. В 1992 году выяснилось, что кроме пульсара и белого карлика в системе присутствует ещё один маломассивный объект PSR B1620−26 b: его масса была известна с невысокой точностью. В результате дальнейших наблюдений значение уточнялось, и к 2003 году было подтверждено, что этот объект является планетой — значительный вклад в это открытие внесли наблюдения с помощью телескопа «Хаббл»[24]. Кроме того, в 1997 году с помощью этого же телескопа была сделана фотография 258 белых карликов в скоплении, а в 2001 году на фотографии с длительной выдержкой были запечатлены звёзды с видимой величиной до 30m[11].

Наблюдение

править
 
Расположение M 4 в созвездии Скорпиона (справа от Антареса)

Скопление M 4 имеет видимую звёздную величину 5,8m, что делает его видимым невооружённым глазом на очень тёмном небе. Угловой диаметр скопления достигает 35 минут дуги при фотографировании с длинной выдержкой, что больше угловых размеров Луны. При небольшой выдержке видна область меньшего размера, а при визуальных наблюдениях угловой диаметр составляет не более 15 минут дуги. Скопление наблюдается в созвездии Скорпиона, лучший месяц для наблюдения — июль[6][7][25].

M 4 находится в 1,3 градусах к западу от Антареса. Скопление легко обнаружить с помощью небольшого бинокля: в таком случае оно выглядит как туманное пятнышко, а при использовании небольшого телескопа становится видна круглая форма скопления. Телескоп с диаметром объектива 50 мм позволяет различать отдельные звёзды скопления, самая яркая из которых имеет звёздную величину 10,8m. При использовании более крупного телескопа, с диаметром объектива 120 мм, становится видна вытянутая структура из нескольких ярких звёзд[7][25].

В 50 минутах дуги к востоку от M 4 и в 30 минутах дуги от Антареса находится ещё одно шаровое скопление — NGC 6144. Оно тусклее M 4 — его видимая звёздная величина составляет 9,0m, и для его наблюдения нужно использовать телескоп с диаметром объектива не менее 200 мм[7][25].

Примечания

править
  1. ↑ 1 2 Baumgardt H., Hilker M., Sollima A., Bellini A. Mean proper motions, space orbits, and velocity dispersion profiles of Galactic globular clusters derived from Gaia DR2 data (англ.) // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society / D. Flower — OUP, 2018. — Vol. 482, Iss. 4. — P. 5138–5155. — ISSN 0035-8711; 1365-2966 — doi:10.1093/MNRAS/STY2997 — arXiv:1811.01507
  2. ↑ Baumgardt H., Hilker M. A catalogue of masses, structural parameters, and velocity dispersion profiles of 112 Milky Way globular clusters (англ.) // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society / D. Flower — OUP, 2018. — Vol. 478. — P. 1520–1557. — ISSN 0035-8711; 1365-2966 — doi:10.1093/MNRAS/STY1057 — arXiv:1804.08359
  3. ↑ Willman B., Strader J. "Galaxy," defined (англ.) // The Astronomical Journal / J. G. III, E. Vishniac — New York: IOP Publishing, AAS, University of Chicago Press, AIP, 2012. — Vol. 144. — P. 76. — ISSN 0004-6256; 1538-3881 — doi:10.1088/0004-6256/144/3/76 — arXiv:1203.2608
  4. ↑ Zhang Y., Han Z., Liu J., Zhang F., Kang X. Testing three derivative methods of stellar population synthesis models (англ.) // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society / D. Flower — OUP, 2012. — Vol. 421, Iss. 2. — P. 1678–1696. — ISSN 0035-8711; 1365-2966 — doi:10.1111/J.1365-2966.2012.20430.X — arXiv:1112.6214
  5. ↑ 1 2 Shao Z., Li L. Gaia parallax of Milky Way globular clusters — A solution of mixture model (англ.) // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. — Oxf.: Wiley-Blackwell, 2019. — 1 November (vol. 489). — P. 3093–3101. — ISSN 0035-8711. — doi:10.1093/mnras/stz2317. Архивировано 16 августа 2021 года.
  6. ↑ 1 2 3 Garner R. Messier 4. NASA (6 октября 2017). Дата обращения: 12 августа 2021. Архивировано 12 августа 2021 года.
  7. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 Frommert H., Kronberg C. Messier 4. Messier Database. Дата обращения: 12 августа 2021. Архивировано 4 октября 2018 года.
  8. ↑ Bonatto C., Bica E., Ortolani S., Barbuy B. Further probing the nature of FSR1767 (англ.) // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. — Oxf.: Wiley-Blackwell, 2009. — 1 August (vol. 397). — P. 1032–1040. — ISSN 0035-8711. — doi:10.1111/j.1365-2966.2009.15020.x. Архивировано 16 августа 2021 года.
  9. ↑ Kharchenko N. V., Piskunov A. E., Schilbach E., Röser S., Scholz R.-D. Global survey of star clusters in the Milky Way. II. The catalogue of basic parameters // Astronomy and Astrophysics. — Les Ulis: EDP Sciences, 2013. — 1 октября (т. 558). — С. A53. — ISSN 0004-6361. — doi:10.1051/0004-6361/201322302. Архивировано 3 апреля 2019 года.
  10. ↑ Froebrich D., Meusinger H., Scholz A. NTT follow-up observations of star cluster candidates from the FSR catalogue (англ.) // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. — Ofx.: Wiley-Blackwell, 2008. — 1 November (vol. 390). — P. 1598–1618. — ISSN 0035-8711. — doi:10.1111/j.1365-2966.2008.13849.x. Архивировано 16 августа 2021 года.
  11. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 Stoyan et al., 2008, p. 80.
  12. ↑ 1 2 Marino A. F., Villanova S., Piotto G., Milone A. P., Momany Y. Spectroscopic and photometric evidence of two stellar populations in the Galactic globular cluster NGC 6121 (M 4) (англ.) // Astronomy and Astrophysics. — Les Ulis: EDP Sciences, 2008. — 1 November (vol. 490). — P. 625–640. — ISSN 0004-6361. — doi:10.1051/0004-6361:200810389. Архивировано 12 апреля 2019 года.
  13. ↑ Heggie D. C., Giersz M. Monte Carlo simulations of star clusters — V. The globular cluster M4 (англ.) // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. — Oxf.: Wiley-Blackwell, 2008. — 1 October (vol. 389). — P. 1858–1870. — ISSN 0035-8711. — doi:10.1111/j.1365-2966.2008.13702.x. Архивировано 16 августа 2021 года.
  14. ↑ 1 2 Giersz M., Heggie D. C. Monte Carlo simulations of star clusters — VI. The globular cluster NGC 6397 (англ.) // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. — Oxf.: Wiley-Blackwell, 2009. — 1 May (vol. 395). — P. 1173–1183. — ISSN 0035-8711. — doi:10.1111/j.1365-2966.2009.14638.x. Архивировано 16 августа 2021 года.
  15. ↑ Richer H. B., Fahlman G. G., Brewer J., Davis S., Kalirai J. Hubble Space Telescope Observations of the Main Sequence of M4 (англ.) // The Astronomical Journal. — Bristol: IOP Publishing, 2004. — 1 May (vol. 127). — P. 2771–2792. — ISSN 0004-6256. — doi:10.1086/383543. Архивировано 16 августа 2021 года.
  16. ↑ Song F., Li Y., Wu T., Pietrinferni A., Poon H. The Influence of the Metal Mass Fraction Z, Age, and Mixing-length Parameter on the RGB Bump Magnitude for the M4 Cluster (англ.) // The Astronomical Journal. — Bristol: IOP Publishing, 2018. — 1 December (vol. 869). — P. 109. — ISSN 0004-637X. — doi:10.3847/1538-4357/aaecd3. Архивировано 16 августа 2021 года.
  17. ↑ VandenBerg D. A., Brogaard K., Leaman R., Casagrande L. The Ages of 55 Globular Clusters as Determined Using an Improved ΔVHB
    TO     Method along with Color-Magnitude Diagram Constraints, and Their Implications for Broader Issues     (англ.) // The Astrophysical Journal. — Bristol: IOP Publishing, 2013. — 1 October (vol. 775). — P. 134. — ISSN 0004-637X. — doi:10.1088/0004-637X/775/2/134. Архивировано 28 марта 2019 года.
  18. ↑ Lucertini F., Nardiello D., Piotto G. The Hubble Space Telescope UV Legacy Survey of Galactic Globular Clusters. XXII. Relative ages of multiple populations in five globular clusters (англ.) // Astronomy and Astrophysics. — Bristol: IOP Publishing, 2021. — 1 February (vol. 646). — P. A125. — ISSN 0004-6361. — doi:10.1051/0004-6361/202039441. Архивировано 16 августа 2021 года.
  19. ↑ Wallace J. J., Hartman J. D., Bakos G. A., Bhatti W. A Search for Variable Stars in the Globular Cluster M4 with K2 (англ.) // The Astrophysical Journal Supplement Series. — Bristol: IOP Publishing, 2019. — 1 September (vol. 244). — P. 12. — ISSN 0067-0049. — doi:10.3847/1538-4365/ab3849. Архивировано 16 августа 2021 года.
  20. ↑ Oldest Known Planet Identified. NASA (23 марта 2008). Дата обращения: 13 августа 2021. Архивировано 13 августа 2021 года.
  21. ↑ Dixon W. V., Chayer P., Latour M., Bertolami M. M. M., Benjamin R. A. Observations of the Ultraviolet-bright Star Y453 in the Globular Cluster M4 (NGC 6121) (англ.) // The Astronomical Journal. — Bristol: IOP Publishing, 2017. — 1 September (vol. 154). — P. 126. — ISSN 0004-6256. — doi:10.3847/1538-3881/aa8450. Архивировано 16 августа 2021 года.
  22. ↑ Seligman C. New General Catalog Objects: NGC 6100 - 6149. cseligman.com. Дата обращения: 13 августа 2021. Архивировано 26 сентября 2018 года.
  23. ↑ Lyne A. G., Biggs J. D., Brinklow A., Ashworth M., McKenna J. Discovery of a binary millisecond pulsar in the globular cluster M4 (англ.) // Nature. — N. Y.: NPG, 1988. — March (vol. 332, iss. 6159). — P. 45–47. — ISSN 1476-4687. — doi:10.1038/332045a0. Архивировано 13 августа 2021 года.
  24. ↑ Oldest Known Planet Identified (англ.). Hubble Space Telescope (10 июля 2003). Дата обращения: 13 августа 2021. Архивировано 16 августа 2021 года.
  25. ↑ 1 2 3 Stoyan et al., 2008, pp. 80—81.

Литература

править
  • Stoyan, R., Binnewies S., Friedrich S., Schroeder K. Atlas of the Messier Objects: Highlights of the Deep Sky. — Cambridge, UK: Cambridge University Press, 2008. — ISBN 978-0-511-42329-1.
Источник — https://ru.wiki.x.io/w/index.php?title=M_4_(звёздное_скопление)&oldid=132096247