Bienvenue à Messier lundi! Dans notre hommage continu au grand Tammy Plotner, nous jetons un coup d'œil à l'amas globulaire appelé Messier 54!
Au XVIIIe siècle, le célèbre astronome français Charles Messier a noté la présence de plusieurs «objets nébuleux» dans le ciel nocturne. Les ayant à l'origine confondus avec des comètes, il a commencé à compiler une liste de ces objets afin que d'autres ne commettent pas la même erreur que lui. Avec le temps, cette liste (connue sous le nom de catalogue Messier) comprendrait 100 des objets les plus fabuleux du ciel nocturne.
L'un de ces objets est l'amas globulaire connu sous le nom de Messier 54. Situé en direction de la constellation du Sagittaire, cet amas était autrefois considéré comme faisant partie de la Voie lactée, située à environ 50 000 années-lumière de la Terre. Au cours des dernières décennies, les astronomes sont venus de réaliser qu'elle fait en fait partie de la galaxie naine du Sagittaire, située à environ 87 000 années-lumière.
Ce que vous regardez:
Fuyant loin de nous à une vitesse de 142 kilomètres par seconde, ce globe compact d'étoiles pourrait atteindre jusqu'à 150 années-lumière de diamètre et jusqu'à 87 400 années-lumière. Attendez… Tenez la presse… Près de 90 000 années-lumière? Ouais. Messier 54 ne fait pas partie de notre propre galaxie de la Voie lactée!
En 1994, les astronomes ont fait une découverte plutôt choquante… ce globule difficile à résoudre faisait en fait partie de la galaxie elliptique naine du Sagittaire. Comme Michael H. Siegal (et al) l'a dit dans leur étude:
«Dans le cadre de l'enquête ACS sur les amas globulaires galactiques, nous présentons la nouvelle photométrie du télescope spatial Hubble de l'amas globulaire massif M54 (NGC 6715) et du noyau superposé de la galaxie dSph Sagittaire (Sgr) dSph perturbée par les marées. Notre photométrie profonde (F606W ~ 26,5) de haute précision produit un diagramme de magnitude des couleurs sans précédent détaillé montrant la branche horizontale bleue étendue et les multiples séquences principales du système M54 + Sgr. Des arrêts multiples indiquent la présence d'au moins deux époques de formation d'étoiles d'âge moyen avec des âges de 4 et 6 Gyr et [Fe / H] = - 0,4 à -0,6. Nous montrons également clairement, pour la première fois, une abondante population de Sgr ~ 2,3 Gyrs d'abondance quasi solaire. Une trace de population d'étoiles encore plus jeunes (~ 0,1-0,8 Gyr), plus riches en métaux ([Fe / H] ~ 0,6) est également indiquée. La relation âge-métallicité de Sgr est cohérente avec un modèle en boîte fermée et de multiples formations d'étoiles (4-5) éclatent sur toute la durée de vie du satellite, y compris le temps écoulé depuis que Sgr a commencé à perturber.
À l'intérieur de ses profondeurs compactes se cachent au moins 82 étoiles variables connues - dont 55 sont du type RR Lyrae. Mais les astronomes utilisant le télescope spatial Hubble ont également découvert qu'il existe deux variables rouges semi-régulières avec des périodes de 77 et 101 jours. Kevin Charles Schlaufman et Kenneth John Mighell de l'Observatoire national d'astronomie optique ont expliqué dans leur étude:
«La plupart de nos étoiles variables candidates se trouvent sur les images PC1 du centre de la grappe - une région où aucune variable n'a été signalée par des études au sol antérieures de variables dans M54. Ces observations ne peuvent pas être faites depuis le sol, même avec AO car il y a beaucoup trop d'étoiles par élément de résolution dans les observations au sol. »
Mais quels autres types d'étoiles inhabituelles pourraient être découverts à l'intérieur d'un laboratoire évolutif stellaire cosmique aussi éloigné? Essayez un phénomène connu sous le nom d'étoiles à crochet bleu! Comme Alfred Rosenberg (et al) l'a dit dans leur étude:
«Nous présentons la photométrie BV centrée sur l'amas globulaire M54 (NGC 6715). Le diagramme couleur-magnitude montre clairement une branche horizontale bleue s'étendant anormalement au-delà des modèles théoriques de branche horizontale d'âge zéro. Ces types d'étoiles à branches horizontales (également appelées «étoiles à crochet bleu»), qui dépassent la limite inférieure de la masse d'enveloppe des étoiles chaudes canoniques à branches horizontales, n'ont jusqu'à présent été connus que dans quelques amas globulaires: NGC 2808, Omega Centauri (NGC 5139), NGC 6273 et NGC 6388. Ces amas, comme M54, sont parmi les plus lumineux de notre Galaxie, indiquant une possible corrélation entre l'existence de ces types d'étoiles à branches horizontales et la masse totale du cluster. Un écart dans la branche horizontale observée de M54 autour de Teff = 27 000 K pourrait être interprété dans le scénario théorique du flash d'hélium tardif, ce qui est une explication possible de l'origine des étoiles à crochet bleu. »
Mais avec les étoiles si étroitement regroupées, il se doit encore plus de se produire à l'intérieur de Messier 54. Comme Tim Adams (et al) l'a indiqué dans leur étude:
«Nous étudions un moyen d'expliquer la rareté apparente des étoiles géantes rouges dans les amas globulaires post-effondrement. Nous proposons que les collisions entre les géantes rouges et les systèmes binaires puissent conduire à la destruction d'une partie de la population de la géante rouge, soit en éliminant le noyau de la géante rouge, soit en formant un système d'enveloppe commun qui conduira à la dissipation de la enveloppe géante rouge. En traitant la géante rouge comme deux masses ponctuelles, une pour le noyau et une autre pour l'enveloppe (avec une loi de force appropriée pour tenir compte de la distribution de la masse), et les composants du système binaire également traités comme des masses ponctuelles, nous utilisons un code à quatre corps pour calculer les échelles de temps sur lesquelles les collisions se produiront. Nous effectuons ensuite une série de cycles d'hydrodynamique des particules lisses pour examiner les détails du transfert de masse au sein du système. De plus, nous montrons que les collisions entre des étoiles simples et des géantes rouges conduisent à la formation d'un système d'enveloppe commun qui détruira l'étoile géante rouge. Nous constatons que la collision à faible vitesse entre les systèmes binaires et les géantes rouges peut conduire à la destruction de jusqu'à 13% de la population de géants rouges. Cela pourrait aider à expliquer les gradients de couleur observés dans les amas globulaires PCC. Nous constatons également qu'il est possible que des systèmes binaires formés par les deux types de collision puissent éventuellement entrer en contact, produisant peut-être une population de variables cataclysmiques. »
Mais les découvertes ne sont pas encore terminées…. Parce que les études de 2009 ont révélé des preuves d'un trou noir de masse intermédiaire à l'intérieur de Messier 54 - le premier connu à avoir jamais été découvert dans un amas globulaire.
«Nous rapportons la détection d'une cuspide de densité stellaire et d'une augmentation de la dispersion de vitesse au centre de l'amas globulaire M54, situé au centre de la galaxie naine Sagittaire (Sgr). La dispersion de la vitesse en ligne de visée centrale est de 20,2 ± 0,7 km s-1, diminuant à 16,4 ± 0,4 km s-1 à 2 degrés 5 (0,3 pc). La modélisation de la cinématique et des profils de densité de surface comme la somme d'un modèle King et d'une masse ponctuelle donne une masse de trou noir d'environ 9400 M. de soleil. » dit R. Ibata (et al), «Cependant, les observations peuvent également être expliquées si les étoiles cuspides possèdent une anisotropie radiale modérée. Une analyse de Jeans du noyau Sgr révèle une forte anisotropie tangentielle, probablement une relique de la formation du système. "
Histoire de l'observation:
Le 24 juillet 1778, lorsque Charles Messier posa pour la première fois les yeux sur ce flou, il n'avait aucune idée qu'il était sur le point de découvrir le tout premier amas globulaire extra-galactique. Dans ses notes, il écrit: «Nébuleuse très faible, découverte en Sagittaire; son centre est brillant et il ne contient pas d'étoile, vu avec un télescope achromatique de 3,5 pieds. Sa position a été déterminée à partir de Zeta Sagittarii, de 3ème magnitude. »
Des années plus tard, Sir William Herschel étudierait également M54, et dans ses notes privées, il écrit: «Une nébuleuse ronde et résoluble. Très lumineux au milieu et la luminosité diminuant progressivement, d'environ 2 1/2 ′ ou 3 ′ de diamètre. 240 montre des étoiles trop grosses dans la partie faible de la nébulosité, mais je suppose plutôt qu'elles n'ont aucun lien avec la nébuleuse. Je pense que ce n'est autre qu'un amas miniature d'étoiles très compressées. »
D'innombrables autres observations suivront alors que le M54 sera catalogué par d'autres astronomes et chacun le décrira à son tour uniquement comme ayant un noyau beaucoup plus lumineux et une certaine résolution autour des bords. Amusez-vous en essayant de casser celui-ci!
Localisation de Messier 54:
M54 n'est pas difficile à trouver… Il suffit de descendre jusqu'à Zeta Sagittarii, l'étoile la plus au sud-ouest de la «théière» du Sagittaire et de sauter d'un demi-degré au sud et d'une largeur de doigt (1,5 degrés) à l'ouest. Le problème est de le voir! Dans les petites optiques, telles que les jumelles ou une lunette de visée, elle apparaîtra presque stellaire en raison de sa petite taille. Cependant, si vous recherchez simplement ce qui apparaît comme une étoile plus grande et sombre qui ne sera pas parfaitement mise au point, vous l'avez trouvée.
Dans les petits télescopes, vous n'aurez aucune résolution sur cet amas globulaire de classe III car il est si dense. Une grande ouverture ne se porte pas beaucoup mieux non plus, avec seulement quelques étoiles individuelles faisant leur apparition sur les périmètres extérieurs. En raison de son ampleur et de sa taille, le Messier 54 est mieux adapté aux conditions de ciel sombre.
Et voici les faits rapides sur cet objet Messier pour vous aider à démarrer:
Nom d'objet: Messier 54
Désignations alternatives: M54, NGC 6715
Type d'objet: Amas globulaire extragalactique de classe III
Constellation: Sagittaire
Ascension droite: 18: 55.1 (h: m)
Déclinaison: -30: 29 (deg: m)
Distance: 87,4 (kly)
Luminosité visuelle: 7,6 (mag)
Dimension apparente: 12,0 (arc min)
Nous avons écrit de nombreux articles intéressants sur Messier Objects ici à Space Magazine. Voici l'introduction de Tammy Plotner aux objets Messier, M1 - La nébuleuse du crabe, M8 - La nébuleuse du lagon, et les articles de David Dickison sur les marathons Messier 2013 et 2014.
N'oubliez pas de consulter notre catalogue Messier complet. Et pour plus d'informations, consultez la base de données SEDS Messier.
Sources:
- Objets Messier - Messier 54
- SEDS - Messier 54
- Wikipédia - Messier 54
