Välkommen tillbaka till Messier måndag! I vår pågående hyllning till den stora Tammy Plotner tar vi en titt på det klyngiga klusteret som kallas Messier 54!
Under 1700-talet konstaterade den berömda franska astronomen Charles Messier förekomsten av flera "nebulösa föremål" på natthimlen. Efter att ha ursprungligen misstagit dem för kometer, började han sammanställa en lista över dessa objekt så att andra inte skulle göra samma misstag som han gjorde. Med tiden skulle denna lista (känd som Messier Catalog) inkludera 100 av de mest fantastiska föremålen på natthimlen.
Ett av dessa föremål är den kulaklyngen känd som Messier 54. Ligger i riktning mot Skyttskonstellationen, tros detta kluster en gång vara en del av Vintergatan, som ligger cirka 50 000 ljusår från Jorden, under de senaste decennierna har astronomer kommit att inse att det faktiskt är en del av Sagittarius Dwarf Galaxy, som ligger cirka 87 000 ljusår bort.
Vad du tittar på:
Kör bort från oss med en hastighet av 142 kilometer per sekund, kan denna kompakta stjärklot vara så bred som 150 ljusår i diameter och så långt borta som 87 400 ljusår. Vänta ... Håll pressen ... Nästan 90 tusen ljusår? Ja. Messier 54 är inte en del av vår egen Milky Way Galaxy!
1994 gjorde astronomer en ganska chockerande upptäckt ... denna svåra att lösa kula var faktiskt en del av Sagittarius Dwarf Elliptical Galaxy. Som Michael H. Siegal (et al) sa i sin studie:
”Som en del av ACS-undersökningen av galaktiska klotformade kluster presenterar vi en ny Hubble-rymmeteleskopfotometri av det massiva kulformiga klustret M54 (NGC 6715) och den överlagrade kärnan i den tidigt störda Skytten (Sgr) dSph-galaxen. Vår djupa (F606W ~ 26.5), högprecisionsfotometri ger ett enastående detaljerad färgstorleksschema som visar den utökade blå horisontella grenen och flera huvudsekvenser för M54 + Sgr-systemet. Flera avkopplingar indikerar närvaron av minst två medelålders stjärnbildningsepoker med 4 och 6 Gyr-åldrar och [Fe / H] = - 0,4 till -0,6. Vi visar också tydligt, för första gången, en framträdande ~ 2,3 Gyr gammal Sgr-befolkning med nästan solöverflod. En spårpopulation av ännu yngre (~ 0,1-0,8 Gyr gamla), mer metallrika ([Fe / H] ~ 0,6) stjärnor anges också. Förhållandet Sgr ålder-metallicitet är förenligt med en sluten låda och flera (4-5) stjärnbildningar brister över hela satellitens liv, inklusive tiden sedan Sgr började störa. ”
Inuti dess kompakta djup lurar åtminstone 82 kända variabla stjärnor - av vilka 55 är RR Lyrae-typen. Men astronomer som använder Hubble Space-teleskopet har också upptäckt att det finns två halvregulära röda variabler med perioder på 77 och 101 dagar. Kevin Charles Schlaufman och Kenneth John Mighell från National Optical Astronomy Observatory förklarade i sin studie:
”De flesta av våra kandidatvariabla stjärnor finns på PC1-bilderna av klustercentret - en region där inga variabler har rapporterats av tidigare markbaserade studier av variabler i M54. Dessa observationer kan inte göras från marken, inte ens med AO eftersom det finns alltför många stjärnor per upplösningselement i markbaserade observationer. ”
Men vilka andra typer av ovanliga stjärnor kan upptäckas i ett sådant avlägset kosmiskt stjärnautvecklingslaboratorium? Prova ett fenomen som kallas blå krokstjärnor! Som Alfred Rosenberg (et al) sa i sin studie:
”Vi presenterar BV-fotometri centrerad på det globulära klustret M54 (NGC 6715). Färgstorleksdiagrammet visar tydligt en blå horisontell gren som sträcker sig anomalt utöver de teoretiska modellerna för horisontell gren med noll ålder. Dessa typer av horisontella grenstjärnor (även kallade ”blåkrokstjärnor”), som går utöver den nedre gränsen för kuvertmassan för kanoniska horisontella grenstjärnor, har hittills varit kända för att existera i bara ett fåtal kulakluster: NGC 2808, Omega Centauri (NGC 5139), NGC 6273 och NGC 6388. Dessa kluster, liksom M54, är bland de mest lysande i vår galax, vilket indikerar en möjlig korrelation mellan förekomsten av dessa typer av horisontella grenstjärnor och den totala massan av klustret. Ett gap i den observerade horisontella grenen av M54 runt Teff = 27 000 K skulle kunna tolkas inom det sena helium-flash-teoretiska scenariot, vilket är en möjlig förklaring till ursprunget till blå krokstjärnor. ”
Men med stjärnorna förpackade så tätt, har ännu mer tvingats inträffa i Messier 54. Som Tim Adams (et al) antydde i sin studie:
”Vi undersöker ett sätt att förklara den uppenbara bristen på röda jättestjärnor inom klyngklyngar efter kärnan. Vi föreslår att kollisioner mellan de röda jättarna och binära system kan leda till förstörelse av en del av den röda jättepopulationen, antingen genom att slå ut den röda jätten eller genom att bilda ett gemensamt kuvertsystem som kommer att leda till spridning av rött jätte- kuvert. Att behandla den röda jätten som tvåpunktsmassor, en för kärnan och en annan för kuvertet (med lämplig kraftlag för att ta hänsyn till fördelningen av massan), och komponenterna i det binära systemet behandlas också som punktmassor, använder vi en fyrkroppskod för att beräkna tidsskalorna på vilka kollisionerna kommer att inträffa. Sedan utför vi en serie hydrodynamiska körningar med jämn partikel för att undersöka detaljerna för massöverföring i systemet. Dessutom visar vi att kollisioner mellan enstaka stjärnor och röda jättar leder till bildandet av ett gemensamt kuvertsystem som kommer att förstöra den röda jättestjärnan. Vi finner att låghastighetskollision mellan binära system och röda jättar kan leda till förstörelse av upp till 13 procent av den röda jättepopulationen. Detta kan hjälpa till att förklara de färggradienter som observerats i PCC: s globulära kluster. Vi finner också att det finns möjligheten att binära system som bildas genom båda slags kollisioner så småningom kan komma i kontakt med att de kanske producerar en population av kataklysmiska variabler. ”
Men upptäckterna slutade ännu inte…. Eftersom 2009-studier har visat bevis för ett mellanliggande svart svart hål inuti Messier 54 - den första kända som någonsin har upptäckts i ett globulärt kluster.
”Vi rapporterar detekteringen av en stjärntäthetscusp och en ökning av hastighetsdispersionen i mitten av kulaklustret M54, som ligger i mitten av Sagittarius dvärg galaxen (Sgr). Den centrala siktlinjen för hastighetsdispersion är 20,2 ± 0,7 km s-1, minskar till 16,4 ± 0,4 km s-1 vid 2farcs5 (0,3 st). Modellering av kinematik och yttäthetsprofiler som summan av en King-modell och en punktmassa ger en svart hålmassa på ~ 9400 M sol. ” säger R. Ibata (et al), "Men observationerna kan alternativt förklaras om cusp-stjärnorna har måttlig radiell anisotropi. En jeansanalys av Sgr-kärnan avslöjar en stark tangentiell anisotropi, troligtvis en relik från bildandet av systemet. ”
Observationens historia:
Den 24 juli 1778 när Charles Messier först lade ögonen på denna svaga fuzzy, hade han ingen aning om att han var på väg att upptäcka det allra första extra-galaktiska globulära klustret. I anteckningarna skriver han: ”Mycket svag nebulosa, upptäckt i Skytten; dess centrum är lysande och den innehåller ingen stjärna, sett med ett achromatiskt teleskop på 3,5 fot. Dess position har bestämts av Zeta Sagittarii, av 3: e storleken. ”
År senare studerade Sir William Herschel också M54, och i sina privata anteckningar skriver han: ”En rund, upplösbar nebulosa. Mycket ljus i mitten och ljusstyrkan minskar gradvis, cirka 2 1/2 ′ eller 3 ′ i diameter. 240 visar för ganska stora stjärnor i den svaga delen av nebulositeten, men jag antar att de inte har någon koppling till nebulosan. Jag tror att det är ingen annan än ett miniatyrkluster av mycket komprimerade stjärnor. ”
Otaliga andra observationer skulle följa när M54 blev katalogiserad av andra astronomer och var och en i sin tur skulle beskriva den bara som att ha en mycket ljusare kärna och en viss upplösning runt kanterna. Ha kul att försöka knäcka den här!
Hitta Messier 54:
M54 är inte svårt att hitta ... Hoppa bara ner till Zeta Sagittarii, den sydvästligaste stjärnan i Skytten "tekanna" och hoppa en halvgrad söderut och en fingerbredd (1,5 grader) västerut. Problemet är att se det! I små optik, som kikare eller sökfält, kommer den att vara nästan fantastisk på grund av dess lilla storlek. Men om du bara letar efter det som ser ut som en större, mörk stjärna som inte riktigt kommer i perfekt fokus, så har du hittat det.
I mindre teleskop får du ingen upplösning på det här klusterformiga kluster III-klassen eftersom det är så tätt. Stor bländare klarar sig inte heller mycket bättre, med bara enskilda stjärnor som ser ut i de yttre perimetrarna. På grund av storleken och storleken är Messier 54 bättre lämpad för mörka himmelförhållanden.
Och här är de snabba fakta om detta Messier-objekt som hjälper dig att komma igång:
Objektnamn: Messier 54
Alternativa beteckningar: M54, NGC 6715
Objekttyp: Klass III Extragalactic Globular Cluster
Konstellation: Skytten
Rätt uppstigning: 18: 55,1 (h: m)
Deklination: -30: 29 (deg: m)
Distans: 87,4 (kly)
Visuell ljusstyrka: 7,6 (mag)
Tydlig dimension: 12,0 (båge min)
Vi har skrivit många intressanta artiklar om Messier Objects här på Space Magazine. Här är Tammy Plotners introduktion till Messier Objects, M1 - The Crab Nebula, M8 - The Lagoon Nebula, och David Dickisons artiklar om 2013 och 2014 Messier Marathons.
Se till att kolla in vår kompletta Messier-katalog. Och för mer information, kolla in SEDS Messier-databasen.
källor:
- Messier Objects - Messier 54
- SEDS - Messier 54
- Wikipedia - Messier 54
