Μεσιέ 4

Το Μεσιέ 4 (γνωστό και ως M4 και NGC 6121) είναι σφαιρωτό σμήνος σε απόσταση περίπου 7.200 ετών φωτός στον αστερισμό Σκορπιό. Είναι από τα κοντινότερα σφαιρωτά σμήνη προς το Ηλιακό Σύστημα. Το Μεσιέ 4 μπορεί να εντοπιστεί εύκολα μόνο 1,3° δυτικά του λαμπρού άστρου Αντάρη, λίγο νοτιότερα του Σίγμα Σκορπιού. Είναι εμφανές με κιάλια και με μικρά τηλεσκόπια. Αναλύεται εύκολα σε άστρα με τηλεσκόπια 10 εκατοστών, ενώ είναι εμφανής και η ράβδος. Σε εξαιρετικές συνθήκες είναι ορατό με γυμνό μάτι.

 Το Μεσιέ 4 ανακαλύφθηκε από τον Φιλίπ Λοΐς ντε Σεζώ το 1746 και το πρόσθεσε στον κατάλογό του ως Νο.19 ενώ ο Νικολά Λουί ντε Λακάιγ το πρόσθεσε στον δικό του κατάλογο ως Lac I.9. Ο Σαρλ Μεσιέ το πρόσθεσε στον κατάλογό του το 1764 και ήταν το μόνο σφαιρικό σμήνος που μπόρεσε να αναλύσει σε άστρα, γεγονός που κάνει το Μ4 το πρώτο σφαιρωτό σμήνος που αναλύθηκε. Σύμφωνα με νέα δεδομένα, η απόσταση του Μεσιέ 4 μάλλον είναι μόνο 7.200 έτη φωτός, που μέχρι πρόσφατα ήταν η μικρότερη για σφαιρωτό σμήνος. Το μόνο άλλο σμήνος που το ανταγωνίζεται είναι το NGC 6397 στον αστερισμό Βωμός, το οποίο βρίσκεται στην ελαφρώς μεγαλύτερη απόσταση 7.500 έτη φωτός από το Ηλιακό Σύστημα. Όμως πρόσφατα (το 2007) ανακαλύφθηκε το αχνό σφαιρωτό σμήνος FSR 1767 (ή 2MASS-GC04) το απέχει περίπου 4.900 έτη φωτός. Το Μεσιέ 4 είναι ένα σχετικά χαλαρό σμήνος (τάξη συγκέντρωσης ΙΧ) και έχει διάμετρο περίπου 75 έτη φωτός. Έχει ηλικία 12,2 δισεκατομμύρια έτη φωτός. Το πιο ιδιαίτερο χαρακτηριστικό του είναι μία «ράβδος» που διασχίζει τον πυρήνα του σμήνους. Αυτή η δομή αποτελείται από άστρα 11ου μεγέθους και έχει μήκος περίπου 2,5’ και ο πρώτος που την αναφέρει ήταν ο Ουίλιαμ Χέρσελ το 1783. Στο Μ4 έχουν εντοπιστεί τουλάχιστον 43 μεταβλητοί αστέρες, ενώ τα λαμπρότερα άστρα του σμήνους έχουν φαινόμενο μέγεθος 10,8. Ο συμπυκνωμένος πυρήνας του έχει διάμετρο περίπου 4 έτη φωτός, ενώ η μισή μάζα του σμήνους είναι συγκεντρωμένη σε μία σφαίρα με διάμετρο περίπου 16 έτη φωτός. Η διάμετρος της σφαίρας μέσα στην οποία τα άστρα βρίσκονται στην βαρυτική επιρροή του σμήνους είναι περίπου 140 έτη φωτός. Το Μεσιέ 4 θα ήταν ένα από τα πιο εντυπωσιακά σφαιρωτά σμήνη αν δεν εμποδιζόταν από νέφη σκοτεινής διαστρικής σκόνης. Αυτό το γεγονός επίσης κάνει το φως του σμήνους να φαίνεται πιο κόκκινο, και αυτό δίνει στο σμήνος μία πορτοκαλί ή καφετί εμφάνιση στις έγχρωμες εικόνες του σμήνους. Στην αστρονομία, η αφθονία των στοιχείων διάφορων του Η και του He λέγεται μεταλλικότητα, και συνήθως εκφράζεται με το ποσοστό του σιδήρου προς το υδρογόνο σε σύγκριση με τον Ήλιο. Για αυτό το σμήνος, η μετρημένη αφθονία του σιδήρου ισούται με : [ F e H ] = − 1.07 ± 0.01 {\displaystyle \left[{\frac {Fe}{H}}\right]\ =\ -1.07\pm 0.01} Αυτή η τιμή είναι ο λογάριθμος του ποσοστό σιδήρου σχετικά με το υδρογόνο σε σχέση με αυτή του Ήλιο. Με βάση την τιμή της αφθονίας σιδήρου είναι το 8,5 % με αυτή του Ήλιου. Με βάση αυτές τις μετρήσεις, υπάρχουν στοιχεία που δείχνουν ότι αυτό το σμήνος φιλοξενεί δύο διακριτούς αστρικούς πληθυσμούς, με τα άστρα κάθε πληθυσμού να σχηματίστηκαν την ίδια περίοδο. Άρα αυτό το σμήνος μπορεί να έχει υποστεί τουλάχιστον δύο ξεχωριστούς κύκλους δημιουργίας άστρων. Σε φωτογραφίες που τράβηξε το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Χαμπλ το 1995 αποκάλυψαν πως οι λευκοί νάνοι στο Μ4 είναι ανάμεσα στα παλιότερα γνωστά άστρα στο Γαλαξία με ηλικία 13 δις έτη. Ένας από αυτούς του λευκούς νάνους αποτελεί διπλό σύστημα με ένα πάλσαρ, το PSR B1620-26 και ένα πλανήτη, τον PSR B1620-26 b να περιφέρεται γύρω του. Είναι πολύ πιθανόν αυτός ο πλανήτης να σχηματίστηκε την ίδια περίοδο με το σμήνος, δηλαδή μπορεί να είναι περίπου 3 φορές γηραιότερος από το Ηλιακό Σύστημα. Το 1987 ένα πάλσαρ, το PSR 1821-24, με περίοδο 3 μιλλισεκόντ ανακαλύφθηκε στο Μεσιέ 4. Περιστρέφεται 10 φορές ταχύτερα από το πάλσαρ στο νεφέλωμα του Καρκίνου. Αργότερα τον ίδιο χρόνο ανακαλύφθηκε στο Μεσιέ 28 ένα παρόμοιο πάλσαρ. Για να υπολογιστεί η τροχιά ενός σμήνους γύρω από το Γαλαξία πρέπει να είναι γνωστή η ακριβής διαστημική ταχύτητά του. Τα συστατικά της διαστημικής ταχύτητας του Μ4 είναι (U, V, W) = (–57 ± 3, –193 ± 22, –8 ± 5) km/s. Ακολουθεί μία τροχιά γύρω από το Γαλαξία με περίοδο 116 ± 3 εκατομμύρια έτη φωτός και έχει εκκεντρότητα 0,80 ± 0,03. Η ελάχιστη απόσταση από το πυρήνα του Γαλαξία είναι 0,6 ± 0,1 kpc, ενώ η μέγιστη απόσταση από το πυρήνα είναι 5,9 ± 0,3 kpc. Η τροχιακή Κλίση του είναι 23° ± 6° από το γαλαξιακό επίπεδο, με μέγιστη απόσταση από το γαλαξιακό δίσκο 1,5 ± 0,4 kpc. Όταν το Μεσιέ 4 περνάει μέσα από το δίσκο, κάτι που συμβαίνει σε απόσταση 5 κιλοπαρσέκ από το γαλαξιακό πυρήνα, από το σμήνος απομακρύνονται άστρα. Άρα, το Μ4 μπορεί να ήταν πιο ογκώδες στο παρελθόν. NGC 6144, ένα άλλο, αχνότερο, σφαιρωτό σμήνος στο ίδιο πεδίο, ακόμη πιο κοντά στον Αντάρη Δεδομένα για το NGC 6121 στα NGC/IC Database (Αγγλικά), SIMBAD (Αγγλικά), NASA Extragalactic Database (Αγγλικά), SEDS (Αγγλικά) και VizieR Service (Αγγλικά) Εικόνες του NGC 6121 στο Aladin (Αγγλικά) και στο SkyView (Αγγλικά) M4, SEDS Messier pages M4, Galactic Globular Clusters Database page «Hubble Space Telescope Finds Stellar Graveyard». Hubble News Desk. 1995-08-28. http://hubblesite.org/newscenter/newsdesk/archive/releases/1995/32/text/. Ανακτήθηκε στις 2006-05-24.