Niebo przez lornetkę - M4
1. Gromada kulista M4
 |
|
| Obiekt: | Messier 4 |
| Inne nazwy: | NGC 6121 |
| Gwiazdozbiór: | Skorpion (Sco) |
| Typ: | Gromada kulista |
| Jasność obserwowana: | 5.6 magnitudo |
| Rozmiar kątowy: | 26 minut łuku |
| Najlepsza widoczność: | wiosna/lato |
| Zdjęcie: | ESO |
Zacznijmy więc od owego położenia. Z jednej strony, dla obserwatorów w Polsce, nie jest ono atutem. Deklinacja gromady wynosi −26.5 stopnia, a to oznacza, że w naszym kraju, w momencie górowania, znajduje się ona na wysokości małych kilkunastu stopni. Na szczęście okres jej najlepszej widoczności przypada na wiosnę i lato, a to czas naszych wakacyjnych wyjazdów, na które zdecydowanie warto zabierać lornetkę. Na Krecie, Cyprze, Sycylii, południu Hiszpanii i Turcji czy na Wyspach Kanaryjskich maksymalna wysokość M4 nad horyzontem potrafi dochodzić do 30 stopni, a to już zdecydowanie zachęca do obserwacji. Lornetka w plecaku czy torbie podróżnej przyda się nam nie tylko do podziwiania krajobrazów i zwierząt. Zdecydowanie warto ją zabierać także pod kątem obserwacji astronomicznych.
 Tak wygląda w Polsce widok na południowy horyzont na początku czerwca w okolicach północy. Gromadę M4 odnajdziemy obok czerwonawego Antaresa. |
Na polowanie na M4 najlepiej wybrać się w miesiącach maj, czerwiec i lipiec. W czerwcu musimy pojawić się pod czystym niebem w okolicach północy, w maju w drugiej połowie nocy, a w lipcu i na początku sierpnia wieczorem.
Doskonałym drogowskazem do M4 jest Antares, czyli najjaśniejsza gwiazda konstelacji Skorpiona. Mając jasność prawie +1 mag, jest piętnastą pod względem jasności gwiazdą na naszym niebie i bez problemów rzuca się w oczy, przyciągając wzrok swoją czerwoną barwą. Ów kolor bierze się z faktu, iż mamy do czynienia z chłodnym (temperatura powierzchni 3400 K, czyli ponad 2000 K mniej niż w przypadku Słońca) czerwonym nadolbrzymem, o potężnych rozmiarach. Szacuje się, że Antares jest prawie tysiąc razy większy od naszego Słońca. To oznacza, że gdyby umieścić go w centrum Układu Słonecznego, jego powierzchnia kończyłaby się gdzieś między orbitami Marsa i Jowisza!
 Gromada M4 znajduje się niespełna 1.3 stopnia na zachód od Antaresa – najjaśniejszej gwiazdy z konstelacji Skorpiona. |
Messier 4 znajduje się 1.3 stopnia na zachód od Antaresa. Większość lornetek ma pole widzenia na poziomie małych kilku stopni, a to oznacza, że ustawiając nasz instrument optyczny na Antaresa, w polu widzenia znajdzie się też opisywana gromada kulista. Co więcej, niespełna stopnień na północny-zachód od Antaresa znajdziemy jeszcze jedną gromadę kulistą oznaczoną symbolem NGC 6144. Jest to jednak słaby (jasność prawie +10 mag), stosunkowo ubogi w gwiazdy i niewielki (rozmiar nie przekracza 2 minut łuku) obiekt, więc żeby go dojrzeć musimy dysponować naprawdę dużą lornetką i obserwować w świetnych warunkach.
 Gromada kulista NGC 6144 położona około jednego stopnia zarówno od Antaresa jak i od M4. Źródło: NASA/ESA Hubble Space Telescope (Hubble Legacy Archive). |
Prawdziwe piękno położenia M4 i Antaresa widać jednak dopiero wtedy, gdy wykonamy zdjęcie tego obszaru nieba o długim czasie naświetlania, wykorzystując dobrej klasy aparat lub kamerę CCD podłączone do optyki dającej pole widzenia na poziomie kilkunastu stopni. Kierując się zasadą, że jeden obraz wart tysiąca słów, spójrzmy po prostu na poniższe zdjęcie.
 Obszar na północ od Antaresa i M4 nazywa się Mgławicą ro Ophiuchi. Zdjęcie wykonane przy pomocy aparatu Canon EOS 5D Mark II z obiektywem Canon EF 135 mm f/2.0L USM. Źródło: Wikipedia. |
M4 znajduje się w dolnej części zdjęcia, blisko pionowej linii dzielącej kadr na pół. Antares świeci po lewej, ale z uwagi na prześwietlenie nie pokazuje czerwonej barwy lecz żółtawą. Trochę powyżej linii Antares-M4, bliżej Antaresa, widać niewielką plamkę – to wspominana gromada NGC 6144. Przepiękne, raz ciemne, innym razem podświetlone różnymi kolorami chmury gazu i pyłu leżące powyżej to obszar (mgławica) ro Ophiuchi. Sama gwiazda ro Ophiuchi to niezbyt efektowny obiekt ledwo widoczny gołym okiem, którego jasność wynosi 4.5 mag. Swoją sławę zawdzięcza jednak znajdującej się pod nią pięknej mgławicy gazowo-pyłowej rozciągającej się na obszarze 4.5×6.5 stopnia, w której zachodzą procesy gwiazdotwórcze i która swoim południowym skrajem obejmuje zarówno Antaresa jak i M4. Wszystkie te obiekty na zdjęciach wyglądają przepięknie. Oczywiście przez lornetkę nie będą wyglądały tak efektownie – w szczególności nie zobaczymy kolorów. Biorąc po uwagę wielkość tego obszaru, warto na niego spojrzeć w dobrych warunkach nocnym sprzętem przeglądowym, czyli lornetkami klasy 7×50 czy 8×56.
 Centrum gromady kulistej M4 sfotografowane przez Teleskop Kosmiczny Hubble’a. Źródło: ESA/NASA. |
Choć M4 jest jasna, bo jej blask wynosi +5.6 mag, chcąc skupić się na samej gromadzie, zdecydowanie warto użyć większej lornetki lub nawet lornet klasy 25×100. Gromada pojawi nam się wtedy jako ładna, lekko rozmyta na brzegach kula światła. Obserwując w dobrych warunkach zobaczymy, że rozciąga się ona na obszarze prawie tak dużym jak tarcza Księżyca (26 minut kątowych). Najjaśniejsze gwiazdy M4 mają jasność 10.8 mag, a więc możemy je rozdzielić przy pomocy największych lornetek i małych teleskopów. Warto zresztą tutaj wspomnieć, że M4 była pierwszą z gromad kulistych, którą rozdzielono na poszczególne gwiazdy.
Zawdzięczamy to bliskości M4. Znajduje się ona w odległości 7200 lat świetlnych od nas. Podobnie blisko leży tylko NGC 6397. Reszta gromad znajduje się dalej od Ziemi. Względnie niewielki dystans M4 od nas to przyczyna, dla której jest ona praktycznie ciągle na celowniku zawodowych astronomów.
Tak też było w roku 1995, kiedy to właśnie M4 została wybrana jako gromada, w której dokona się próby bezpośredniej detekcji białych karłów. Aby dokładniej opowiedzieć o tej historii musimy cofnąć się do odcinka poświęconego M13. Omawialiśmy tam tzw. diagram barwa-jasność, który pokazywał że gwiazdy należące do gromady nie są rozrzucone na nim przypadkowo lecz grupują się wyraźnie w pewnych obszarach.
 Diagram barwa-jasność dla jednej z gromad kulistych obserwowanych przez polski zespół CASE. Poszczególne symbole oznaczają: CG – ciąg główny, PO – punkt odejścia, CO – czerwone olbrzymy, BM – błękitni maruderzy, GH – gałąź horyzontalna, GA – gałąź asymptotyczna. Rys. B. Mochejska & J. Kałużny (CAMK PAN). |
Najważniejsze zgrupowania na tym diagramie to tzw. ciąg główny, czyli obszar zajmowany przez gwiazdy palące wodór w swoich jądrach. Ponieważ gromady są stare, a tempo ewolucji gwiazd zależy od ich masy, na ciągu głównym gromad kulistych pozostały już tylko najmniej masywne gwiazdy. Te masywniejsze przeszły już do gałęzi czerwonych olbrzymów lub osiadły na gałęzi horyzontalnej, gdzie stabilnie palą hel w swoich wnętrzach. Co się stało z tymi jeszcze masywniejszymi? Według teorii ewolucji gwiazd, powinny skończyć swoje życie jako czarne dziury, gwiazdy neutronowe lub białe karły.
O tym, że w gromadach kulistych są gwiazdy neutronowe, wiedzieliśmy od dawna. Już w 1987 roku w samej M4 odkryto pulsara milisekundowego rotującego prawie dziesięć razy szybciej niż ten opisywany przez nas przy okazji omawiania Mgławicy Krab. Samych czarnych dziur nie da się bezpośrednio obserwować, ale astronomowie mają okazję śledzić efekty ich działania na krążące wokół nich gwiazdy. Białe karły natomiast unikały bezpośredniej detekcji. Choć świecą one słabo, rachunki pokazywały, że wykorzystując Teleskop Kosmiczny Hubble’a powinniśmy dojrzeć je w najbliższych gromadach takich właśnie jak M4.
 Zdjęcie gromady M4 (po lewej) i jego wycinek (po prawej) pokazujący bezpośrednie obrazy białych karłów. |
W 1995 roku, grupa astronomów pod kierunkiem Harvey’a Richera z University of British Columbia w Vancouver zdecydowała się zmierzyć z tym zadaniem. Jak było ono trudne niech świadczy fakt, iż najjaśniejsze białe karły z M4 miały świecić tak jak 100-watowa żarówka umieszczona na… Księżycu! Nic więc dziwnego, że choć rachunki wskazywały na to, że białych karłów w M4 powinno być nawet 40 tysięcy, astronomowie liczyli na dojrzenie małej grupki tych najjaśniejszych. I to się udało!
Wykonując ekspozycję trwającą aż 5 godzin i wykorzystując umieszczoną w ognisku Teleskopu Hubble’a Wide Field and Planetary Camera 2 udało się zarejestrować aż 75 białych karłów. Co więcej, na diagramie barwa-jasność znajdują się one dokładnie tam gdzie powinny, tworząc ciąg równoległy do ciągu głównego!
 Diagram barwa-jasność dla gromady M4 pokazujący ciąg białych karłów (White Dwarf Population) |
Wraz z pojawieniem się na pokładzie Teleskopu Kosmicznego Hubble’a instrumentów kolejnej generacji, ciągi białych karłów udało się bardzo wyraźnie wydzielić nie tylko u najbliższych gromad M4 i NGC 6397, ale także u trochę dalszych 47 Tuc i Omega Cen. To ogromny sukces, który wyraźnie pokazuje, że dość dobrze rozumiemy ewolucję gwiazd.
 Diagramy barwa jasność dla gromad M4, NGC 6397, 47 Tuc i Omega Cen uzyskane na podstawie obserwacji wykonanych Teleskopem Kosmicznym Hubble’a. Źródło: Kalirai, Jason i in., Astrophys.J., 705 (2009) |
Na zakończenie tego tekstu, z kronikarskiego obowiązku dodajmy, że gromada M4 została odkryta w roku 1746 przez szwajcarskiego astronoma Jean-Philippe Loys de Chéseaux. Charles Messier umieścił ją w swoim katalogu już w roku 1764. W sumie zawiera ona ponad 100 tysięcy gwiazd rozrzuconych na obszarze około 75 lat świetlnych. Jej wiek szacuje się na ponad 12 miliardów lat. W jej polu znajduje się kilkadziesiąt gwiazd zmiennych, z których spora część została odkryta przez polskich astronomów z grupy CASE kierowanej przez profesorów Janusza Kałużnego i Michała Różyczkę z Centrum Astronomicznego im. M. Kopernika PAN w Warszawie.
 Zdjęcie gromady M4 powstałe poprzez złożenie obrazów w filtrach B, V, I. Zdjęcia zostały zebrane w ramach realizacji polskiego projektu CASE przy pomocy 1-m teleskopu Swope w Las Campanas Observatory w Chile. |
Optyczne.pl jest serwisem utrzymującym się dzięki wyświetlaniu reklam. Przychody z reklam pozwalają nam na pokrycie kosztów związanych z utrzymaniem serwerów, opłaceniem osób pracujących w redakcji, a także na zakup sprzętu komputerowego i wyposażenie studio, w którym prowadzimy testy.