壯觀的梅西耶54-NGC 6715球狀星團

科技 08-15

在18世紀著名的法國天文學家查爾斯·梅西耶(Charles Messier)注意到夜空中出現了幾個「星雲」。在最初把他們誤認為彗星的時候，他開始編製一份清單，這樣其他人就不會犯同樣的錯誤。隨著時間的推移這個列表(稱為Messier目錄)將會包括100個最令人難以置信的夜空中的物體。

其中一個是球狀星團名為梅西耶54。這個星團位於人馬座星群的方向，曾經被認為是銀河系的一部分，距離地球大約5萬光年。近幾十年來，天文學家們逐漸認識到它實際上是人馬座矮星系的一部分，距離地球約87000光年遠。

哈勃圖像的梅西耶54，一個球狀星團位於人馬座矮星系。圖片：ESA/Hubble & NASA

你所看到的這個緊湊的星球以每秒142公里的速度從我們身邊離開開，直徑可達150萬光年，距離我們87400光年。

1994年天文學家發現了一個相當震驚的…這很難解決球狀實際上是人馬座矮橢圓星系的一部分。正如Michael h . Siegal(et al)在他們的研究中所說：作為ACS星系球狀星團研究的一部分，我們展示了哈勃太空望遠鏡的新光度計，它是巨大的球狀星團M54(NGC 6715)和被潮汐破壞的人馬座(Sgr)dSph星系的核心。我們的深度(F606W ~ 26.5)，高精度的光度計產生了一個空前詳細的色度圖，顯示了M54 + Sgr系統的擴展的藍色水平分支和多個主序列。

多次的旋迴表明至少有兩個中老年恆星形成時期，有4個和6個旋轉的年齡，[Fe / H]= - 0.4到- 0.6。我們也第一次清楚地表明，一個突出的~ 2.3歲的Sgr接近太陽的丰度。此外還指出了更年輕(約0.1 - 0.8 Gyr old)的痕量星群，更富金屬含量([Fe / H]~ 0.6)。Sgr年齡-金屬的關係與一個封閉的模型和多個(4 - 5)恆星的形成在衛星的整個生命周期，包括自Sgr開始中斷的時間一致。

在它緊湊的深處，潛伏著至少82個已知的變星，其中55個是RR - Lyrae型。但是使用哈勃太空望遠鏡的天文學家也發現，有兩個半常規的紅色變數，周期為77和101天。美國國家光學天文觀測台的凱文·查爾斯·施勞夫曼和肯尼斯·約翰·威爾維爾在他們的研究中解釋道：我們的大多數候選變數恆星都是在星團中心的PC1圖像上發現的——在M54的先前基於地面的變數研究中，沒有任何變數，這些觀察不能從地面進行，即使是AO，因為在地面觀測中，每一個解析度元素都有太多的恆星。

球狀星團梅西耶54。圖片：NASA

但是在這種遙遠的宇宙恆星進化實驗室里，還能發現其他什麼不同尋常的恆星呢？嘗試一種被稱為「藍鉤星星」的現象!正如Alfred Rosenberg(et al)在他們的研究中所說的：我們現在以球狀星團M54為中心(NGC 6715)，顏色星等圖清晰地顯示出一個藍色的水平分支，超出了零年齡水平分支理論模型，這些水平分支恆星(也被稱為「藍鉤」恆星)，它超越了標準水平分支的熱恆星的包絡質量的下限，迄今為止只存在於幾個球狀星團:NGC 2808、歐米茄(NGC 5139)、NGC 6273和NGC 6388。

這些星團如M54，是我們星系中最明亮的，這表明了這些類型的水平分支恆星的存在和星團的總質量之間可能存在的相關性。在Teff = 27000 K附近觀測到的M54的水平分支上有一個缺口，可以解釋為在後期的氦氣閃蒸理論中，這是對藍鉤恆星起源的一個可能的解釋。

但隨著這些恆星們緊緊地捆綁在一起，更有可能出現在梅西耶54的內部。正如蒂姆·亞當斯(et al)在他們的研究中所指出的：

我們研究了一種方法來解釋在核破裂後球狀星團中紅色巨星的明顯缺乏。我們建議紅巨星和二進位系統之間的碰撞會導致的破壞一些紅巨星的比例，通過敲打出紅巨星的核心或形成一個共同的信封的耗散系統。將導致紅巨星的信封，將紅巨星視為兩個點的質量，一個為核心和另一個信封(用適當的力法考慮質量的分布)和雙星系統的組件也視為點質量，我們利用四個恆星代碼來計算的時間尺度就會發生碰撞。然後我們進行一系列光滑的粒子流體動力學運行，以檢查系統內部的傳質細節。

此外我們還發現，單個恆星和紅巨星之間的碰撞導致了一個共同的包絡系統的形成，它將摧毀紅巨星。我們發現雙星系統和紅巨星之間的低速碰撞會導致高達13%的紅巨星的毀滅。這有助於解釋在PCC球狀星團中觀察到的顏色梯度。我們還發現在這兩種碰撞中形成的二元體系最終可能會接觸到可能產生大量的災難性變數。

在智利北部的ESO的帕拉納天文台的VLT測量望遠鏡拍攝的梅西耶54。圖片：ESO

但發現還沒有結束…因為2009年的研究已經揭示了在梅西耶54中存在一個中等質量黑洞的證據，這是已知的第一個在球狀星團中發現的黑洞。

位於人馬座矮星系中心(Sgr)的球狀星團M54的中心發現了一個恆星密度尖頭和速度色散增加。中央視線速度色散是20.2±0.7公里的s - 1,減少到16.4±0.4公里s - 1在2 farcs5(0.3)。將運動學和表面密度譜作為一個國王模型的和，一個點質量產生一個黑洞質量~ 9400 M太陽。然而如果尖角星具有適中的徑向各向異性，則可以或者解釋觀測結果。對Sgr核的牛仔褲分析揭示了一個強大的切向各向異性，可能是系統形成的遺迹。

歷史的觀察：

1778年7月24日，當查爾斯·梅西耶第一次看到這個模糊的模糊的時候，他不知道他將要發現第一個外星系球狀星團。在他的筆記中他寫道：在人馬座上發現的非常微弱的星雲;它的中心是明亮的，它不包含任何恆星，用一個3.5英尺的無色望遠鏡看。它的位置已經從III級的射手坐決定。

多年以後威廉·赫歇爾爵士(Sir William Herschel)也會研究M54，在他的私人筆記中，他寫道：一個圓的可分解的星雲，常聰明的中間和亮度逐漸遞減，直徑約2 1/2′或3′。在星雲的微弱部分，有240個巨大的恆星，但我認為它們與星雲沒有任何聯繫，我相信它是一個非常壓縮的恆星的微型星團。

隨著M54被其他天文學家編入目錄，無數其他的觀測將會隨之出現，而每一個觀測結果都將描述它的核心和邊緣的一些解析度。

定位混亂的梅西耶54：

M54不是很難找到…跳過ζSagittarii射手座的southwestern-most明星「茶壺」和跳半度南部和西部一個手指寬度(1.5度)。問題是看到它!在小型光學領域，如雙筒望遠鏡或尋星鏡，由於體積小，它會顯得幾乎是恆星。然而如果你只是尋找一個看起來更大的，暗淡的恆星，它不會完全進入完美的焦點，那麼你就找到了它。

在較小的望遠鏡中，由於密度太大，你無法在這個III級球狀星團上得到任何解析度。大口徑的光圈也不太好，只有一些個別的恆星在外緣外出現。由於大小和大小，梅西耶54更適合於黑暗的天空條件。