M4

M4星团

M4（也称NGC 6121）是天空中距离最近的球状星团之一，位于天蝎座，是距地最近的球状星团，也是研究得最多的球状星团之一。距离第二近的是位于南天的天坛座中的NGC 6397。

简介

M4星团（又称NGC6121）是位于天蝎座的一个结构松散的球状星团。

位于心宿二西边1.3度的地方。用小望远镜能看见，中型望远镜则能分辨出单个恒星。最亮的一颗视星等为10.8，整个星团则为5.6等。距地球7200光年，大概是最近的星团之一。包含至少43颗变星。

1746年被Philippe Loys de Chéseaux发现。是最先被分辨出单个恒星的星团。1987年，天文学家在该星团内发现了一颗周期为3.0毫秒的脉冲星。1995年，哈勃太空望远镜拍下的白矮星是已知最古老的天体。其中之一PSR B1620-26有一颗脉冲星伴星和一个质量为木星2.5倍的行星。

结构

M4非同寻常地显示出中央的一个棒状结构，在照片（图1）中看得很清楚，大致从左侧稍下方延伸到右侧稍上方（译注：原文如此，实际上棒在照片中几乎呈竖直方向，略微偏向左上-右下方向）；这个由11等恒星组成的棒长约2.5'，方位角为12度，最早在1783年由William Herschel注意到。也许正是这个结构使得Harlow Shapley认为这个球状星团有一些拉长，呈椭圆形（椭率0.9，长轴方向方位角115度），这一想法没有得到现代观测或者照片的证实。

如果没有黑暗星际介质所组成的浓云的遮挡，M4应该是天空中最壮丽的球状星团之一。星际介质的吸收也使球状星团发出的光线变红，因此彩色照片中的M4总是略显橙色或是棕色。在深度曝光的照片中，它的角直径约为36角分，超过了满月的大小；对应的真实直径约为75光年。在通常的照片中，它的直径略小于26'，目视估计为14角分。它的潮汐半径估计为32.49'，即70光年左右。潮汐半径的定义是，在这个距离上，银河系的潮汐引力刚好可以将恒星从星团中解放出来，因此这个球状星团的引力控制范围是一个直径140光年的球状空间。

M4是最松散，最稀疏的球状星团之一，因此它的聚集度类型被定为IX型。它的致密核心被测定为直径1.66'，即3.6光年。它的半质量半径为3.65'，即大约8光年，因此星团中一半的质量都聚集在中心直径为16光年的球体中。它以每秒70.4km的速度离我们而去，至少包含43颗已知变星。它的光谱型被定为F8，色指数由B-V=1.03确定。

最近的巡天中发现M4中一颗恒星富含稀有的锂（Li）元素，其来源还是个谜。通常，在恒星数十亿年生命中，Li会被逐渐破坏；但这颗恒星的 Li含量高了上千倍，好像它能永葆青春似的，要么它有某种机制能够维持它原先的Li，要么就是它新近通过某种途径增加了很多Li。

发现

球状星团是由De Chéseaux在1745-46年发现的，被他列为第19号天体，也被在Lacaille的星表中被标为Lacaille I.9。Charles Messier在1764年5月8日将其列入星表，并且首次将它分解为“由非常小[暗]的恒星组成的星团”；这是他用他的中等仪器能够分辨出来的一个球状星团，因此也是第一个被分辨出来的球状星团。仅仅过了约20年，William Herschel就能够用他的大望远镜将所有的Messier球状星团全部分解开了。

1987年，第一颗毫秒脉冲星在这个球状星团中被发现。这颗脉冲星，编号1821-24，是每3.0毫秒旋转一周（并且发出一个脉冲）的中子星，即每秒钟自转超过300次，比M1中的蟹状星云脉冲星快了近10倍。第二颗毫秒脉冲星后来也在那一年，在M28中被发现。

1995年8月，哈勃太空望远镜拍到了M4中的白矮星，这是银河系中最古老的恒星之一。2003年7月，利用哈勃望远镜进行的研究还认证出一颗绕着其中一颗白矮星运行的行星；它们与一颗被称为PSR B1620-26的脉冲星组成一个三合系统。这颗大约2.5倍木星质量的行星可能与球状星团M4一样古老，估计的年龄约为130亿年，几乎是太阳系年龄的三倍了。

观测

M4很容易找到，因为它就位于明亮的心宿二以西1.3度，就在与天蝎座Sigma星连线的南侧（心宿二，天蝎座Alpha星，1.0等，光谱型M1.5I，略微变光；天蝎座Sigma星，V星等2.9，光谱型B2 III）。在双筒望远镜中呈现出一个圆形的弥散光斑，在小望远镜中为一个圆形光晕，4英寸镜子可以分解出最明亮的，约10.8等的恒星；前面提到的棒状结构相当明显，解析出的恒星呈不规则分布。更大的望远镜能显示出一个直径超过16角分的、由恒星组成的晕围绕在星团明亮的中心部分周围。

附近（东偏东经50'）更靠近心宿二（西北仅30'）的地方，可以找到更暗的球状星团NGC 6144（星等10.4，直径3.3'）；要观测它，必须将心宿二排除在视场之外，这样它的光芒才不会把这个暗球状星团掩盖住。

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