M4(M4星團)

M4（也稱NGC 6121）是天空中距離最近的球狀星團之一，位於天蠍座，是距地最近的球狀星團，也是研究得最多的球狀星團之一。距離第二近的是位於南天的天壇座中的NGC 6397。

M4可以在非常暗的天空中用肉眼感覺到（位於心宿二西側1.3度），在最小的光學儀器中也非常突出。

M4是北半球可見球狀星團之一。

M4是第一個被望遠鏡分解為恆星的星團。

基本介紹

• 中文名：天蠍座星團
• 外文名：M4
• 分類：球狀星團
• 發現者：Jean-Philippe de Chéseaux
• 發現時間：1746年
• 質量：6.7*10^4太陽質量
• 直徑：70光年
• 視星等：+5.9
• 赤經：16h 23m 35.22s
• 赤緯：–26°31′32.7″
• 距地距離：7200光年（2.2千秒差距）
• 視直徑：26′.0
• 金屬豐度：[Fe/H]=–1.07
• 年齡：122億年

概述

M4非同尋常地顯示出中央的一個棒狀結構，在照片（右圖）中看得很清楚，大致從左側稍下方延伸到右側稍上方（譯註：原文如此，實際上棒在照片中幾乎呈豎直方向，略微偏向左上-右下方向）；這個由11等恆星組成的棒長約2.5'，方位角為12度，最早在1783年由William Herschel注意到。也許正是這個結構使得Harlow Shapley認為這個球狀星團有一些拉長，呈橢圓形（橢率0.9，長軸方向方位角115度），這一想法沒有得到現代觀測或者照片的證實。

如果沒有黑暗星際介質所組成的濃雲的遮擋，M4應該是天空中最壯麗的球狀星團之一。星際介質的吸收也使球狀星團發出的光線變紅，因此彩色照片中的M4總是略顯橙色或是棕色。在深度曝光的照片中，它的角直徑約為36角分，超過了滿月的大小；對應的真實直徑約為75光年。在通常的照片中，它的直徑略小於26'，目視估計為14角分。它的潮汐半徑估計為32.49'，即70光年左右。潮汐半徑的定義是，在這個距離上，銀河系的潮汐引力剛好可以將恆星從星團中解放出來，因此這個球狀星團的引力控制範圍是一個直徑140光年的球狀空間。

M4是最鬆散，最稀疏的球狀星團之一，因此它的聚集度類型被定為IX型。它的緻密核心被測定為直徑1.66'，即3.6光年。它的半質量半徑為3.65'，即大約8光年，因此星團中一半的質量都聚集在中心直徑為16光年的球體中。它以每秒70.4km的速度離我們而去，至少包含43顆已知變星。它的光譜型被定為F8，色指數由B-V=1.03確定。

M4在銀河系的位置

最近的巡天中發現M4中一顆恆星富含稀有的鋰（Li）元素，其來源還是個謎。通常，在恆星數十億年生命中，Li會被逐漸破壞；但這顆恆星 的 Li含量高了上千倍，好像它能永葆青春似的，要么它有某種機制能夠維持它原先的Li，要么就是它新近通過某種途徑增加了很多Li。

發現

球狀星團是由De Chéseaux在1745-46年發現的，被他列為第19號天體，也被在Lacaille的星表中被標為Lacaille I.9。Charles Messier在1764年5月8日將其列入星表，並且首次將它分解為“由非常小[暗]的恆星組成的星團”；這是他用他的中等儀器能夠分辨出來的唯一一個球狀星團，因此也是第一個被分辨出來的球狀星團。僅僅過了約20年，William Herschel就能夠用他的大望遠鏡將所有的Messier球狀星團全部分解開了。

1987年，第一顆毫秒脈衝星在這個球狀星團中被發現。這顆脈衝星，編號1821-24，是每3.0毫秒旋轉一周（並且發出一個脈衝）的中子星，即每秒鐘自轉超過300次，比M1中的蟹狀星雲脈衝星快了近10倍。第二顆毫秒脈衝星後來也在那一年，在M28中被發現。

1995年8月，哈勃太空望遠鏡拍到了M4中的白矮星，這是銀河系中最古老的恆星之一。2003年7月，利用哈勃望遠鏡進行的研究還認證出一顆繞著其中一顆白矮星運行的行星；它們與一顆被稱為PSR B1620-26的脈衝星組成一個三合系統。這顆大約2.5倍木星質量的行星可能與球狀星團M4一樣古老，估計的年齡約為130億年，幾乎是太陽系年齡的三倍了。

觀測

M4很容易找到，因為它就位於明亮的心宿二以西1.3度，就在與天蠍座Sigma星連線的南側（心宿二，天蠍座Alpha星，1.0等，光譜型M1.5I，略微變光；天蠍座Sigma星，V星等2.9，光譜型B2 III）。在雙筒望遠鏡中呈現出一個圓形的彌散光斑，在小望遠鏡中為一個圓形光暈，4英寸鏡子可以分解出最明亮的，約10.8等的恆星；前面提到的棒狀結構相當明顯，解析出的恆星呈不規則分布。更大的望遠鏡能顯示出一個直徑超過16角分的、由恆星組成的暈圍繞在星團明亮的中心部分周圍。

附近（東偏東經50'）更靠近心宿二（西北僅30'）的地方，可以找到更暗的球狀星團NGC 6144（星等10.4，直徑3.3'）；要觀測它，必須將心宿二排除在視場之外，這樣它的光芒才不會把這個暗球狀星團掩蓋住。