Эта статья входит в число добротных статей

M 4 (звёздное скопление)

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
M 4
Шаровое скопление
The globular star cluster Messier 4.jpg
История исследования
Открыватель Жан Филипп де Шезо
Дата открытия 1746
Наблюдательные данные
(Эпоха J2000.0)
Прямое восхождение 16ч 23м 35,22с
Склонение −26° 31′ 32,7″
Расстояние 6160 св. лет
Видимая звёздная величина (V) 5,8m
Видимые размеры (V) 35
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
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

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.

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 | править код]

Центральная часть скопления M 4

Расположение[править | править код]

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)[1].

M 4 считается ближайшим шаровым скоплением к Земле[2], 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[3], в различных исследованиях этот объект рассматривается и как шаровое[4], и как рассеянное скопление[5]. В некоторых исследованиях природа FSR 1767 как скопления в принципе оспаривалась[6]. Второе по близости подтверждённое шаровое скопление, NGC 6397, находится на расстоянии 2,4 кпк (7800 световых лет) от Земли[1].

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[7]. M 4 удаляется от Солнца со скоростью 70 км/с[3].

Физические характеристики[править | править код]

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[3][7].

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[8][9].

Абсолютная звёздная величина M 4 равна −7,2m[10], светимость составляет 6,25⋅104 L[11]. Интегральный спектральный класс скопления — F8, показатель цвета B−V — 1,03[3].

Звёздное население[править | править код]

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[2][7]. 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[10][12][13]. Обогащение элементами альфа-процесса относительно железа составляет +0,39, то есть, содержание альфа-элементов относительно железа в 2,5 раза превышает солнечное[8]. Возможно, в скоплении присутствует два звёздных населения разных возрастов, но разница в их возрасте не должна превышать 214 миллионов лет[14].

В скоплении известно не менее 90 переменных звёзд, значительная часть которых — переменные типа RR Лиры[15]. Среди других переменных — PSR B1620−26, миллисекундный пульсар с периодом в 11 мс, что в три раза быстрее, чем у пульсара в Крабовидной туманности[7]. 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[16].

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[17].

История изучения[править | править код]

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[7][18].

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[3][7].

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[7][19]. 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»[20]. 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[7].

Наблюдение[править | править код]

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[2][3][21].

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[3][21].

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[3][21].

Примечания[править | править код]

  1. 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.
  2. 1 2 3 Garner R. Messier 4. NASA (6 октября 2017). Дата обращения: 12 августа 2021. Архивировано 12 августа 2021 года.
  3. 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.
  4. 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.
  5. 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.
  6. 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.
  7. 1 2 3 4 5 6 7 8 Stoyan et al., 2008, p. 80.
  8. 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.
  9. 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.
  10. 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.
  11. 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.
  12. 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.
  13. 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.
  14. 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.
  15. 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.
  16. Oldest Known Planet Identified. NASA (23 марта 2008). Дата обращения: 13 августа 2021. Архивировано 13 августа 2021 года.
  17. 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.
  18. Seligman C. New General Catalog Objects: NGC 6100 - 6149. cseligman.com. Дата обращения: 13 августа 2021. Архивировано 26 сентября 2018 года.
  19. 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.
  20. Oldest Known Planet Identified (англ.). Hubble Space Telescope (10 июля 2003). Дата обращения: 13 августа 2021. Архивировано 16 августа 2021 года.
  21. 1 2 3 Stoyan et al., 2008, pp. 80—81.

Литература[править | править код]