M 4 (cúmulo estelar)

M 4 ( NGC 6121 ) es un cúmulo estelar globular en la constelación de Scorpius , el más cercano a la Tierra o uno de los más cercanos. Se encuentra a una distancia de 1,89 kiloparsecs (6160 años luz ). El cúmulo no es muy grande en tamaño y masa: el radio de marea del cúmulo es de 70 años luz, y las estrellas del cúmulo se concentran principalmente en una región con un radio de 38 años luz.

El cúmulo contiene más de 100 mil estrellas y unas 40 mil enanas blancas . Según varias estimaciones, la edad de la población estelar en el cúmulo es de 11,5 a 13,3 mil millones de años. Entre las estrellas variables del cúmulo se encuentra un púlsar de milisegundos que alberga un exoplaneta llamado PSR B1620-26 b  , el exoplaneta más antiguo conocido.

El cúmulo fue descubierto por Jean Philippe de Chezo en 1746. En 1784, Charles Messier distinguió estrellas individuales en el cúmulo: M 4 fue el primer cúmulo globular donde se hizo esto.

La magnitud aparente del cúmulo de 5,8 m lo hace observable a simple vista en cielos muy oscuros, y su diámetro angular es de 35 minutos de arco , que es mayor que el tamaño angular de la Luna .

Opciones

Ubicación

M 4 es un cúmulo estelar globular . La distancia al cúmulo según la paralaje trigonométrica , medida por el telescopio Gaia , es de unos 1,89 kiloparsecs (6160 años luz ), y antes, estimaciones indirectas de distancia toman valores de 1,7 a 2,2 kpc (5500-7200 años luz) [1 ] .

M 4 se considera el cúmulo globular más cercano a la Tierra [2] , o uno de los más cercanos. Aunque en 2007 se descubrió el cúmulo estelar FSR 1767 , que está incluso más cerca que M 4 -a una distancia de 4900 años luz [3] , en diversos estudios se considera a este objeto tanto como un cúmulo globular [4] como abierto [ 5] . En algunos estudios, la naturaleza de FSR 1767 como grupo ha sido cuestionada en principio [6] . El segundo cúmulo globular confirmado más cercano, NGC 6397 , se encuentra a una distancia de 2,4 kpc (7800 años luz) de la Tierra [1] .

M 4 está ubicado en la dirección del centro de la galaxia , contra el fondo de la protuberancia , y está relativamente cerca del plano del disco galáctico : a una distancia de 2000 años luz de él, debido a que la absorción interestelar es fuerte . afecta al clúster [7] . M 4 se aleja del Sol a una velocidad de 70 km/s [3] .

Características físicas

M 4 es un grupo relativamente pequeño. El radio de marea del cúmulo es de 70 años luz. Las estrellas del cúmulo se concentran principalmente en una región con un radio de 38 años luz, pero se nota una región más pequeña en fotografías con una exposición corta y en observaciones visuales. La parte central con un radio de 8 años luz contiene la mitad de la masa de todo el cúmulo, y el radio del núcleo del cúmulo es de 1,8 años luz. M 4 pertenece a la clase de concentración Shapley-Sawyer IX, lo que significa una concentración bastante baja de estrellas, uno de los cúmulos globulares más pequeños del catálogo Messier [3] [7] .

La masa del cúmulo también es pequeña y asciende a alrededor de 6,25–6,3⋅10 4 M ⊙ . Aparentemente, el cúmulo perdió una parte significativa de su masa en el pasado debido a las interacciones de las mareas con otros objetos: según varios modelos teóricos, la masa del cúmulo durante la formación fue de 3,4–7,5⋅10 5 M ⊙ . Las simulaciones también muestran que el cúmulo experimentó un colapso del núcleo , aunque el perfil de brillo observado es característico de los cúmulos que no ocurrieron [8] [9] .

La magnitud absoluta de M 4 es −7,2 m [10] , la luminosidad es 6,25⋅10 4 L ⊙ [11] . La clase espectral integral del grupo es F8, el índice de color B−V  es 1.03 [3] .

Población de estrellas

En el cúmulo M 4, según cálculos teóricos, hay más de 100 mil estrellas y unas 40 mil enanas blancas [2] [7] . Según diversas estimaciones, la edad de la población estelar de M 4 es de 11 500 a 13 300 millones de años, y la metalicidad  es de -1,20 a -1,05, lo que corresponde a una abundancia relativa de hierro del 6 al 9% de la solar [ 10] [ 12] [13] . El enriquecimiento con elementos del proceso alfa relativo al hierro es de +0,39, es decir, el contenido de elementos alfa relativo al hierro es 2,5 veces superior al solar [8] . Es posible que haya dos poblaciones estelares de diferentes edades en el cúmulo, pero la diferencia en su edad no debería exceder los 214 millones de años [14] .

Se conocen al menos 90 estrellas variables en el cúmulo , una parte significativa de las cuales son variables RR Lyrae [15] . Otras variables incluyen PSR B1620-26 , un púlsar de milisegundos con un período de 11 ms , tres veces más rápido que el de la Nebulosa del Cangrejo [7] . El pulsar es parte de un sistema de tres objetos que incluye una enana blanca y un exoplaneta llamado PSR B1620-26 b . Aparentemente, el exoplaneta se formó aproximadamente al mismo tiempo que las estrellas del cúmulo y es el exoplaneta más antiguo conocido [16] .

El cúmulo contiene la estrella Y 453, que es bastante brillante en el rango ultravioleta : su temperatura es de 72.000 K y su luminosidad es de unos 690 L ⊙ . Y 453 es una estrella evolucionada que ha dejado la rama gigante asintótica , su masa es de 0,53 M ⊙ [17] .

Historia del estudio

El cúmulo M4 fue descubierto por Jean Philippe de Chezo en 1746. Sin embargo, su descubrimiento no se publicó, y en 1752 Nicolás Louis de Lacaille [7] [18] descubrió el cúmulo de forma independiente .

Chezo y Lacaille no pudieron distinguir las estrellas en el cúmulo y lo confundieron con una nebulosa: el primero en poder hacerlo fue Charles Messier en 1764, y también catalogó el cúmulo . El cúmulo M 4 fue el único cúmulo globular en las observaciones de Messier y el primer cúmulo globular en el que se resolvieron estrellas individuales [3] [7] .

En 1987, se descubrió el púlsar de milisegundos PSR B1620-26 , convirtiéndose en el segundo descubierto en un cúmulo globular: el primero fue PSR B1821-24 en el cúmulo M 28 [7] [19] . En 1992, resultó que además del púlsar y la enana blanca, hay otro objeto de baja masa PSR B1620−26 b en el sistema : su masa se conocía con poca precisión. Como resultado de más observaciones, el valor se refinó y, en 2003, se confirmó que este objeto es un planeta; las observaciones con el telescopio Hubble [20] hicieron una contribución significativa a este descubrimiento . Además, en 1997, con la ayuda del mismo telescopio, se tomó una fotografía de 258 enanas blancas en el cúmulo, y en 2001, se capturaron estrellas con una magnitud aparente de hasta 30 m en una fotografía de larga exposición [7 ] .

Vigilancia

El cúmulo M 4 tiene una magnitud aparente de 5,8 m , lo que lo hace visible a simple vista en cielos muy oscuros. El diámetro angular del cúmulo alcanza los 35 minutos de arco cuando se fotografía con larga exposición, que es mayor que las dimensiones angulares de la Luna . Con una exposición corta, se ve un área más pequeña y, con observaciones visuales, el diámetro angular no supera los 15 minutos de arco. El cúmulo se observa en la constelación de Escorpio , el mejor mes para la observación es julio [2] [3] [21] .

M 4 está a 1,3 grados al oeste de Antares . El cúmulo es fácil de detectar con binoculares pequeños : en este caso, parece una mota nebulosa, y cuando se usa un telescopio pequeño, la forma redonda del cúmulo se vuelve visible. Un telescopio con un diámetro de lente de 50 mm permite distinguir estrellas de cúmulos individuales, la más brillante de las cuales tiene una magnitud de 10,8 m . Cuando se utiliza un telescopio más grande, con un diámetro de lente de 120 mm, se hace visible una estructura alargada de varias estrellas brillantes [3] [21] .

A 50 minutos de arco al este de M 4 ya 30 minutos de arco de Antares se encuentra otro cúmulo globular, NGC 6144 . Es más tenue que M 4: su magnitud aparente es de 9,0 m , y para observarlo es necesario utilizar un telescopio con un diámetro de lente de al menos 200 mm [3] [21] .

Notas

1. ↑ 1 2 Shao Z., Li L. Gaia paralaje de los cúmulos globulares de la Vía Láctea: una solución del modelo de mezcla  // Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society  . — Oxf. : Wiley-Blackwell , 2019. - 1 de noviembre ( vol. 489 ). - Pág. 3093-3101 . — ISSN 0035-8711 . -doi : 10.1093 / mnras/stz2317 . Archivado desde el original el 16 de agosto de 2021.
2. ↑ 1 2 3 Garner R. Messier 4 . NASA (6 de octubre de 2017). Consultado el 12 de agosto de 2021. Archivado desde el original el 12 de agosto de 2021. (indefinido)
3. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 Frommert H., Kronberg C. Messier 4 . Base de datos Messier . Consultado el 12 de agosto de 2021. Archivado desde el original el 4 de octubre de 2018. (indefinido)
4. ↑ Bonatto C., Bica E., Ortolani S., Barbuy B. Profundizando en la naturaleza de FSR1767  // Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society  . — Oxf. : Wiley-Blackwell , 2009. - 1 de agosto ( vol. 397 ). — P. 1032–1040 . — ISSN 0035-8711 . -doi : 10.1111 / j.1365-2966.2009.15020.x . Archivado desde el original el 16 de agosto de 2021.
5. ↑ Kharchenko NV, Piskunov AE, Schilbach E., Röser S., Scholz R.-D. Encuesta global de cúmulos de estrellas en la Vía Láctea. II. El catálogo de parámetros básicos  // Astronomía y Astrofísica . - Les Ulis: EDP Sciences , 2013. - 1 de octubre ( vol. 558 ). — S. A53 . — ISSN 0004-6361 . -doi : 10.1051 / 0004-6361/201322302 . Archivado desde el original el 3 de abril de 2019.
6. ↑ Froebrich D., Meusinger H., Scholz A.  NTT seguimiento de observaciones de candidatos a cúmulos estelares del catálogo FSR  , Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society . - Ofx.: Wiley-Blackwell , 2008. - 1 de noviembre ( vol. 390 ). — Pág. 1598–1618 . — ISSN 0035-8711 . -doi : 10.1111 / j.1365-2966.2008.13849.x . Archivado desde el original el 16 de agosto de 2021.
7. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 Stoyan et al., 2008 , pág. 80.
8. ↑ 1 2 Marino AF, Villanova S., Piotto G., Milone AP, Momany Y. Evidencia espectroscópica y fotométrica de dos poblaciones estelares en el cúmulo globular galáctico NGC 6121 (M 4  )  // Astronomía y astrofísica . - Les Ulis: EDP Sciences , 2008. - 1 de noviembre ( vol. 490 ). — págs. 625–640 . — ISSN 0004-6361 . -doi : 10.1051/0004-6361 : 200810389 . Archivado desde el original el 12 de abril de 2019.
9. ↑ Heggie DC, Giersz M. Monte Carlo simulaciones de cúmulos estelares - V.  El cúmulo globular M4  // Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society . — Oxf. : Wiley-Blackwell , 2008. - 1 de octubre ( vol. 389 ). — Pág. 1858–1870 . — ISSN 0035-8711 . -doi : 10.1111 / j.1365-2966.2008.13702.x . Archivado desde el original el 16 de agosto de 2021.
10. ↑ 1 2 Giersz M., Heggie DC Simulaciones Monte Carlo de cúmulos estelares - VI. El cúmulo globular NGC 6397  // Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society  . — Oxf. : Wiley-Blackwell , 2009. - 1 de mayo ( vol. 395 ). - Pág. 1173-1183 . — ISSN 0035-8711 . -doi : 10.1111 / j.1365-2966.2009.14638.x . Archivado desde el original el 16 de agosto de 2021.
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13. ↑ VandenBerg DA, Brogaard K., Leaman R., Casagrande L. Las edades de 55 cúmulos globulares determinadas mediante un ΔV mejoradoMP
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16. ↑ Identificado el planeta más antiguo conocido . NASA (23 de marzo de 2008). Consultado el 13 de agosto de 2021. Archivado desde el original el 13 de agosto de 2021. (indefinido)
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18. ↑ Seligman C. Nuevos objetos del catálogo general: NGC 6100 - 6149 . cseligman.com . Consultado el 13 de agosto de 2021. Archivado desde el original el 26 de septiembre de 2018. (indefinido)
19. ↑ Lyne AG, Biggs JD, Brinklow A., Ashworth M., McKenna J. Descubrimiento de un púlsar binario de milisegundos en el cúmulo globular M4   // Naturaleza . - N. Y. : NPG , 1988. - Marzo ( vol. 332 , iss. 6159 ). — págs. 45–47 . — ISSN 1476-4687 . -doi : 10.1038/ 332045a0 . Archivado desde el original el 13 de agosto de 2021.
20. ↑ Identificado el planeta más antiguo conocido  . Telescopio espacial Hubble (10 de julio de 2003). Consultado el 13 de agosto de 2021. Archivado desde el original el 16 de agosto de 2021.
21. ↑ 1 2 3 Stoyan et al., 2008 , págs. 80-81.

Literatura

• Stoyan, R., Binnewies S., Friedrich S., Schroeder K. Atlas de los objetos Messier: aspectos destacados del cielo profundo . - Cambridge, Reino Unido: Cambridge University Press , 2008. - ISBN 978-0-511-42329-1 .