M4 - Bolvormige sterrenhoop in de Schorpioen

Object nummer 4 in Messier's catalogus is een mooi voorbeeld van een gemiddelde bolvormige sterrenhoop. Hij is niet zo groot en bevat een stuk minder sterren als M2 en M3, maar dit wordt gecompenseerd doordat hij veel dichterbij staat. Hierdoor is vooral de kern van M4 zeer goed te bestuderen, en zijn er enkele zeer interessante ontdekkingen gedaan. M4 is met een flinke verrekijker waar te nemen en staat net ten westen van de ster Antares. Helaas komt hij in de Benelux niet ver boven de horizon en is daardoor, zeker met lichtvervuiling, een lastig object.

Feiten en cijfers

Sterrenbeeld: Schorpioen
Andere aanduidingen: NGC 6121
Positie: rechte klimming 16h23m35s.22; declinatie -26d31m32s.7
Type: Bolvormige sterrenhoop
Dichtheidsklasse: IX (losse concentratie)
Magnitude: 7.1
Diameter: 75 lichtjaar
Afstand: 7200 lichtjaar

M4 is in 1746 ontdekt door de Zwitserse wis- en sterrenkundige Philippe Loys de Chéseaux (1718-1751), en opgenomen in een lijst van 'nevelachtige sterren'. In 1764 ging Messier op basis van de aantekeningen van de Chéseaux en Nicholas de Lacaille (1713-1762) op zoek naar de 'nevel' en vond deze al snel terug. Hij kreeg nummer 4 in Messier's catalogus en werd door hem omschreven als: "Groep van zeer kleine sterren, met een eenvoudiger telescoop verschijnt hij meer als een nevel, deze groep staat parallel aan Antares." Het was de enige bolhoop die door Messier als zodanig werd herkend. Door M4 loopt een dichtere 'balk' van wat helderder sterren, deze werd voor het eerst beschreven door William Herschel en in 1939 nog door Harlow Shapley (1885-1972) aangezien voor een ellipsvorm. M4 is in dat opzicht echter een 'typische' bolhoop en zeer rond, de balk is zeer waarschijnlijk een plaatselijke verdichting van sterren die door het feit dat het een vrij open bolvormige sterrenhoop is wat meer opvalt.

Interstellaire absorptie

M4 is zoals eerder vermeld een middenmoter onder de bolhopen: hij bevat zo'n 75.000 sterren die samen ongeveer 67.000 keer zo zwaar zijn als de zon. De helft hiervan bevindt zich in de middelste 16 lichtjaar, dit is ondanks het wat beschaafdere formaat van M4 nog steeds erg veel - vijfhonderd keer zo dicht als de omgeving van de zon. Op foto's die met grote telescopen zijn genomen is te zien dat M4 zich in onze hemel uitstrekt tot aan een oppervlak zo groot als de schijf van de volle maan, en hij had ook makkelijk met het blote oog te zien moeten zijn. Toch is dit niet het geval: het licht van M4 wordt verzwakt door een verschijnsel wat interstellaire absorptie wordt genoemd. Tussen ons en M4 liggen een aantal donkere wolken stof en gas die een aanzienlijk deel van het licht wegfilteren, waardoor de bolhoop ook veel roder is dan dat hij zou moeten zijn (vooral het blauwe licht wordt opgevangen). Hij heeft in veel kleurenfoto's dan ook een duidelijke oranje gloed.

Twee generaties

Uit recent onderzoek blijkt dat de sterren van M4 in twee groepen te verdelen zijn waartussen een duidelijk verschil in het gehalte aan zwaardere elementen dan helium zit. Dit verschil wijst op de aanwezigheid van twee generaties sterren met een klein verschil in leeftijd. Meerdere stergeneraties zie je zelden bij bolhopen en dan alleen nog bij de allergrootste, en deze vondst stelt onderzoekers dan ook voor een raadsel. Er zijn een aantal mogelijke verklaringen voor: M4 staat dichtbij genoeg om in zijn baan door de schijf van de Melkweg heen te lopen, en door een wisselwerking met de Melkweg kan hij misschien gaswolken hebben meegetrokken waar later de jongere generatie sterren uit is ontstaan. Een andere en nog moeilijker te bewijzen theorie is dat M4 de kern van een klein melkwegstelsel is waarvan de rest door de Melkweg is opgeslokt.

De planeet Methuselah

In 1993 werd er bij een dubbelster in M4, bestaande uit een witte dwerg en een neutronenster, een afwijking gevonden in hun onderlinge rotatie. Tien jaar later konden de eigenschappen van de witte dwerg dusdanig nauwkeurig worden vastgesteld dat met zekerheid gezegd kon worden dat er een planeet om deze twee sterren heen draait. Omdat deze planeet minimaal zo oud moet zijn als de jongste sterren in M4 (zo'n 12 miljard jaar) kreeg hij de bijnaam Methuselah, naar het personage uit de bijbel. Methuselah is een bal waterstof en helium van 2,5 keer zo zwaar als Jupiter en draait op een afstand van gemiddeld 3,5 miljard kilometer zijn rondjes om de dubbelster. Als je hem van dichtbij zou kunnen zien zul je waarschijnlijk een egaal lichtblauwe bol voor je krijgen, zonder wolken of andere activiteit. De planeet zal ijskoud zijn, van zijn opgebrande moedersterren komt veel te weinig energie om hem op te warmen. We zullen er zelfs in de verre toekomst dan ook nooit kunnen wonen, maar de ontdekking van Methuselah heeft de theorieën over planeetvorming flink veranderd. Voorheen werd altijd gedacht dat er ook bij gasplaneten altijd rotsachtig materiaal nodig was om dit mogelijk te maken, maar de aanwezigheid van een planeet in een oude sterrenhoop -waar maar amper wat anders te vinden is dan waterstof en helium- wijst anders uit. Het zou dan ook zomaar kunnen dat het aantal sterren met planeten om ons heen nog veel hoger is dan de meest ruime schattingen voorspellen.