Velkommen tilbage til Messier mandag! I vores løbende hyldest til den store Tammy Plotner ser vi på den kugleformede klynge, der kaldes Messier 54!
I løbet af det 18. århundrede bemærkede den berømte franske astronom Charles Messier tilstedeværelsen af flere "nebulous objekter" på nattehimlen. Efter at have oprindeligt forvekslet dem med kometer, begyndte han at samle en liste over disse objekter, så andre ikke ville begå den samme fejl, som han gjorde. Med tiden ville denne liste (kendt som Messier Catalog) omfatte 100 af de mest fantastiske genstande på nattehimlen.
Et af disse objekter er den kugleformede klynge, der kaldes Messier 54. Denne klynge blev placeret i Skyttekonstellationens retning, engang antaget at være en del af Mælkevejen, der ligger omkring 50.000 lysår fra Jorden. I de seneste årtier er astronomer kommet at indse, at det faktisk er en del af Skytten Dværg Galaxy, der ligger omkring 87.000 lysår væk.
Hvad du ser på:
Når denne løber væk fra os med en hastighed på 142 kilometer i sekundet, kan denne kompakte klode af stjerner være så bred som 150 lysår i diameter og så langt væk som 87.400 lysår. Vent ... Hold pressen ... Næsten 90 tusinde lysår? Ja. Messier 54 er ikke en del af vores egen Mælkevej Galaxy!
I 1994 opdagede astronomer en ret chokerende opdagelse ... denne hårde at løse kugle var faktisk en del af Skytten Dværg Elliptisk Galaxy. Som Michael H. Siegal (et al) sagde i deres undersøgelse:
”Som en del af ACS-undersøgelsen af galaktiske globulære klynger præsenterer vi ny Hubble-rumteleskopfotometri af den massive kugleformede klynge M54 (NGC 6715) og den superponerede kerne i den tidligt forstyrrede Skytten (Sgr) dSph-galaksen. Vores dybe (F606W ~ 26.5), højpræcisionsfotometri giver et hidtil uset detaljeret farve-forstørrelsesdiagram, der viser den udvidede blå horisontale gren og flere hovedsekvenser i M54 + Sgr-systemet. Flere afbrydelser indikerer tilstedeværelsen af mindst to mellemaldrende stjernedannelsesepoker med 4 og 6 Gyr-aldre og [Fe / H] = - 0,4 til -0,6. Vi viser også tydeligt for første gang en fremtrædende ~ 2,3 Gyr gammel Sgr-befolkning med næsten sol-overflod. En sporbestand af endnu yngre (~ 0,1-0,8 Gyr gamle), mere metalrige ([Fe / H] ~ 0,6) stjerner er også angivet. Forholdet mellem Sgr er aldersmetallicitet og er i overensstemmelse med en lukket boks-model, og flere (4-5) stjernedannelser brister over hele satellitens levetid, inklusive tiden siden Sgr begyndte at forstyrre. ”
Inde i dets kompakte dybder lurer mindst 82 kendte variable stjerner - heraf 55 af typen RR Lyrae. Men astronomer, der bruger Hubble-rumteleskopet, har også opdaget, at der er to halvregulære røde variabler med perioder på 77 og 101 dage. Kevin Charles Schlaufman og Kenneth John Mighell fra National Optical Astronomy Observatory forklarede i deres undersøgelse:
”De fleste af vores kandidatvariabler er fundet på PC1-billederne af klyngecentret - en region, hvor der ikke er rapporteret om nogen variabler fra tidligere, jordbaserede studier af variabler i M54. Disse observationer kan ikke udføres fra jorden, selv med AO, da der er alt for mange stjerner pr. Opløsningselement i jordbaserede observationer. ”
Men hvilke andre slags usædvanlige stjerner kunne opdages i et sådant fjernt kosmisk stjernestolar? Prøv et fænomen kendt som blå krokstjerner! Som Alfred Rosenberg (et al) sagde i deres undersøgelse:
”Vi præsenterer BV-fotometri centreret om den kugleformede klynge M54 (NGC 6715). Diagrammet med farve-forstørrelse viser tydeligt en blå vandret gren, der strækker sig anomalt ud over de teoretiske modeller for horisontalgren på nul-alderen. Disse former for horisontale grenstjerner (også kaldet ”blå krog” -stjerner), der går ud over den nedre grænse for kuvertmassen af kanoniske vandrette horisontale grene stjerner, har hidtil været kendt for at findes i kun få kugleformede klynger: NGC 2808, Omega Centauri (NGC 5139), NGC 6273 og NGC 6388. Disse klynger er som M54 blandt de mest lysende i vores Galaxy, hvilket indikerer en mulig sammenhæng mellem eksistensen af disse typer af horisontale grenstjerner og den totale masse af klyngen. Et hul i den observerede horisontale gren af M54 omkring Teff = 27.000 K kunne fortolkes inden for det sene helium-flash-teoretiske scenarie, som er en mulig forklaring på oprindelsen af blå krogstjerner. ”
Men med stjernerne pakket så tæt sammen, har endnu flere været tvunget til at forekomme inde i Messier 54. Som Tim Adams (et al) anførte i deres undersøgelse:
”Vi undersøger et middel til at forklare den tilsyneladende mangel på røde gigantstjerner inden for kugleformede klynger efter kerne-sammenbrud. Vi foreslår, at kollisioner mellem de røde giganter og binære systemer kan føre til ødelæggelse af en del af den røde gigantpopulation ved enten at slå kernen fra den røde gigant ud eller ved at danne et fælles kuvertsystem, der vil føre til spredning af rød gigantisk konvolut. Ved at behandle den røde kæmpe som to punktmasser, en for kernen og en anden for konvolutten (med en passende kraftlov til at tage hensyn til fordelingen af massen), og komponenterne i det binære system også behandlet som punktmasser, bruger vi en firekroppskode til beregning af tidsskalaerne, som kollisionerne vil finde sted på. Derefter udfører vi en række hydrodynamiske kørsler med glat partikel for at undersøge detaljerne i masseoverførsel i systemet. Derudover viser vi, at kollisioner mellem enkeltstjerner og røde giganter fører til dannelse af et fælles kuvertsystem, der vil ødelægge den røde kæmpesstjerne. Vi finder ud af, at kollision med lav hastighed mellem binære systemer og røde giganter kan føre til ødelæggelse af op til 13 procent af den røde gigantpopulation. Dette kan hjælpe med at forklare de farvegradienter, der er observeret i PCC-kugler. Vi finder også ud af, at der er mulighed for, at binære systemer, der dannes ved begge slags kollision, i sidste ende kan komme i kontakt med måske at producere en population af kataklysmiske variabler. ”
Men opdagelserne var endnu ikke afsluttet…. Fordi undersøgelser fra 2009 har afsløret bevis for et mellemliggende massesort hul i Messier 54 - den første kendte til nogensinde at blive opdaget i en kugleformet klynge.
”Vi rapporterer påvisning af en stjernetætheds cusp og en hastighedsdispersionsforøgelse i midten af den kugleformede klynge M54, der ligger i midten af Skytten-dværg galaksen (Sgr). Den centrale synsliniehastighedsdispersion er 20,2 ± 0,7 km s-1 og falder til 16,4 ± 0,4 km s-1 ved 2farcs5 (0,3 pc). Modellering af kinematik og overfladetæthedsprofiler som summen af en King-model og en punktmasse giver en sort hulmasse på ~ 9400 M sol. ” siger R. Ibata (et al), ”Imidlertid kan observationer alternativt forklares, hvis cusp-stjernerne har moderat radial anisotropi. En jeansanalyse af Sgr-kernen afslører en stærk tangentiel anisotropi, sandsynligvis en relikvie fra dannelsen af systemet. ”
Observationshistorie:
Den 24. juli 1778, da Charles Messier først lagde øjnene på denne svage uklarhed, havde han ingen anelse om, at han var ved at opdage den allerførste ekstra-galaktiske kugleklynge. I sine notater skriver han: ”Meget svag tåge, opdaget i Skytten; dens centrum er strålende, og det indeholder ingen stjerne, set med et achromatisk teleskop på 3,5 fod. Dets position er blevet bestemt af Zeta Sagittarii i 3. størrelse. ”
År senere studerede Sir William Herschel også M54, og i sine private notater skriver han: ”En rund, opløselig tåge. Meget lys i midten og lysstyrken aftager gradvist, ca. 2 1/2 ′ eller 3 ′ i diameter. 240 viser for temmelig store stjerner i den svage del af nebulositeten, men jeg formoder snarere, at de ikke har nogen forbindelse med tågen. Jeg tror, det er ikke andet end en miniatyrklynge af meget komprimerede stjerner. ”
Utallige andre observationer ville følge, da M54 blev katalogiseret af andre astronomer, og hver på sin side beskrev den kun som en meget lysere kerne og en vis opløsning omkring kanterne. Hav det sjovt at prøve at knække denne!
Find Messier 54:
M54 er ikke svært at finde ... Bare spring ned til Zeta Sagittarii, den sydvestligste stjerne i Skytten "tekande" og hoppe en halv grad syd og en fingerbredde (1,5 grader) vest. Problemet er at se det! I små optik, f.eks. Kikkert eller et finder-rækkevidde, vil det forekomme næsten stellar på grund af dets lille størrelse. Hvis du bare kigger efter det, der ser ud som en større, mørk stjerne, der ikke helt kommer i perfekt fokus, så har du fundet det.
I mindre teleskoper får du ingen opløsning på denne klasse III globulære klynge, fordi den er så tæt. Stor blænde går heller ikke meget bedre, med kun nogle individuelle stjerner, der ser ud på de ydre perimetre. På grund af størrelse og størrelse er Messier 54 bedre egnet til mørke himmelforhold.
Og her er de hurtige fakta om dette Messier-objekt, der hjælper dig med at komme i gang:
Objektnavn: Messier 54
Alternative betegnelser: M54, NGC 6715
Objekttype: Klasse III Extragalactic Globular Cluster
Constellation: Skytten
Højre opstigning: 18: 55,1 (h: m)
deklination: -30: 29 (° C)
Afstand: 87,4 (kly)
Visuel lysstyrke: 7,6 (mag)
Tilsyneladende dimension: 12,0 (lysbue min)
Vi har skrevet mange interessante artikler om Messier Objects her på Space Magazine. Her er Tammy Plotners introduktion til Messier-objekter, M1 - Crab Nebula, M8 - Lagoon Nebula, og David Dickisons artikler om 2013 og 2014 Messier Marathons.
Sørg for at tjekke vores komplette Messier-katalog. Og for mere information, se SEDS Messier-databasen.
Kilder:
- Messier-objekter - Messier 54
- SEDS - Messier 54
- Wikipedia - Messier 54
