Messier 87

Sporvöluþoka í Meyjunni

Franski stjörnufræðingurinn Charles Messier uppgötvaði þokuna 18. mars 1781, sama kvöld og hann kortlagði átta önnur þokukennd fyrirbæri á himninum sem líktust halastjörnum. Þar af voru sjö vetrarbrautir í Meyjarþyrpingunni en áttunda fyrribærið var kúluþyrpingin Messier 92 í Herkúlesi.

Árið 1918 gerði Heber Curtis, stjörnufræðingur við Lick stjörnustöðina, athuganir á Messier 87 og tók eftir skringilegum geisla eða strók sem virtist stefna út frá kjarnanum. Ári síðar sprakk stjarna í M87 en hún fannst ekki fyrr en rússneskur stjörnufræðingur rannsakaði ljósmyndaplötur af þokunni árið 1922.

Árið 1926 flokkaði bandaríski stjörnufræðingurinn Edwin Hubble M87 sem sporvöluþoku af gerð E0. Fimm árum síðar hafði hann reiknað út fjarlægðina til hennar og komst að rangri niðurstöðu en fann samt út að hún tilheyrði Meyjarþyrpingunni. Á þeim tíma var M87 eina þokan fyrir utan okkar vetrarbraut sem ekki sáust í stakar stjörnur.

Árið 1947 fundu stjörnufræðingar áberandi útvarpslind á sama stað á himninum og M87 sem nefnd var Virgo A. Sex árum síðar kom í ljós að vetrarbrautin Messier 87 var í raun og veru uppspretta útvarpsgeislunarinnar og var talið líklegt að hana mætti rekja til stróksins frá kjarnanum. Þegar þýski-bandaríski stjörnufræðingurinn Walter Baade rannsakaði ljós stróksins sá hann að það var skautað. Það benti til þess að orkan í stróknum kæmi til vegna hröðunar rafeinda á afstæðilegan hraða í segulsviði. Skömmu síðar fundu stjörnufræðingar að M87 gaf frá sér töluverða röntgengeislun, líklega frá heitu gasskýi nærri kjarnanum.

Eiginleikar

Djúpmynd af Meyjarþyrpingunni. Dökku blettirnir eru vegna stjarna í forgrunni sem hafa verið fjarlægðar. Messier 87 er stærsta vetrarbrautin á myndinni (neðarlega vinsta megin). Mynd: Chris Mihos (Case Western Reserve University)/ESO

Messier 87 er fremur kúlulaga sporvöluþoka (E0) en afbrigðileg (p) vegna stróksins sem stefnir út frá kjarnanum. Hún er rétt rúmlega 50 milljóna ljósára fjarlægð frá jörðinni í miðju Meyjarþyrpingarinnar.

Messier 87 er ein stærsta og massamesta vetrarbrautin í nágrenni okkar í alheiminum. Heildarmassi hennar er líklega 200 sinnum meiri en massi okkar vetrarbrautar. Þótt stjörnurnar í vetrarbrautinni séu yfir trilljón talsins telja þær aðeins 1/6 hluta massans.

Mælingar stjörnufræðinga með FLAMES litrófsritanum á Very Large Telescope ESO í Paranal stjörnustöðinni í Chile sýna að vetrarbrautin er rúmlega ein milljón ljósár í þvermál, tíu sinnum breiðari en vetrarbrautin okkar. Reyndar er athyglisvert að hjúpur vetrarbrautarinnar ætti, samkvæmt líkönum, að vera nokkrum sinnum stærri en mælingarnar sýna. Ekki er vitað hvers vegna svo er en svo virðist sem önnur vetrarbraut hafi fyrir langa löngu komist mjög nálægt Messier 87 og hrifið burt stjörnurnar í hjúpnum.

Talið er að virkar sporvöluþokur eins og Messier 87 myndist við samruna smærri vetrarbrauta. Í vetrarbrautinni er svo sáralítið ryk að stjörnur myndast ekki lengur í henni. Vetrarbrautinni er þess vegna að mestu úr gömlum, gulleitum stjörnum í stjörnubyggð II sem innihalda lítið magn þyngri frumefna en vetni og helíum.

Þótt Messier 87 innihaldi lítið ryk sýna mælingar óvenju mikla útgeislun innrauðs ljóss með lengri bylgjulengdir en 25 míkrómetrar. Alla jafna er slík geislun merki um heitt ryk en í tilviki M87 virðist það koma frá samhraðlageisluninni í stróknum. Strókurinn og röntgengeislunin frá kjarnanum eyðir og þeytir ryki úr vetrarbrautinni. Heildarmassi ryks í vetrarbrautinni er ef til vill ekki nema um 70 þúsund sólmassar. Til samanburðar er um það bil 100 milljónir sólmassa af ryki í vetrarbrautinni okkar. Í kringum vetrarbrautuna er hjúpur úr heitu en þunnu gasi.

Óvenjumikill fjöldi kúluþyrpinga er á sveimi um Messier 87, að minnsta kosti 12.000. Til samanburðar tilheyra 150-200 kúluþyrpingar vetrarbrautinni okkar.

Risasvarthol og strókur

Messier 87 í útvarps- og röntgengeislun. Á myndinni sést kalt gas í Meyjarþyrpingunni falla í átt að kjarna M87. Þar mætir það afstæðilegum stróki frá svartholinu og myndast þá höggbylgjur miðgeimsefni vetrarbrautarinnar. Mynd: NASA/CXC/KIPAC/N. Werner, E. Million et al) (NRAO/AUI/NSF/F. Owen

Í kjarna Messier 87 er risasvarthol, líklega 6,6 milljarðar sólmassa. Þvermál þess er álíka mikið og vegalengdin mili sólar og Plútós svo hér er um að ræða eitt stærsta svarthol sem vitað er um. Í kringum það er skífa úr jónuðu gasi sem snýst á um 1.000 km hraða á sekúndu og enn hraðar næst því. Um það bil einn sólmassi af efni fellur inn í svartholið hvern áratug.

Í kjarna Messier 87 er risasvarthol, líklega 6,6 milljarðar sólmassa. Þvermál þess er álíka mikið og vegalengdin mili sólar og Plútós svo hér er um að ræða eitt stærsta svarthol sem vitað er um. Í kringum það er skífa úr jónuðu gasi sem snýst á um 1.000 km hraða á sekúndu og enn hraðar næst því. Um það bil einn sólmassi af efni fellur inn í svartholið hvern áratug.

Frá svartholinu stígur gasstrókur ríflega fimm þúsund ljósár út frá kjarnanum. Strókurinn er kekkjóttur, sýnist blár á litmyndun en ljós hans er skautað og litrófið samfellt sem er dæmigert fyrir samhraðlageislun sem myndast þegar hlaðnar fara um sterkt segulsvið og nálgast ljóshraða. Vegna þessa sérkennilega stróks rataði Messier 87 í skrá Haltons Arp yfir afbrigðilegar vetrarbrautir.

Svartholið í miðju Messier 87 er sterk uppspretta gammageisla, orkuríkustu tegundar rafsegulgeislunar, meira en milljón sinnum orkuríkari en sýnilegt ljós. Mælingar sýna að flæði gammageislunarinnar er bundin nokkurra daga lotu.

Á himninum

Kort sem sýnir staðsetningu Messier 87 í stjörnumerkinu Meyjunni. Kort: IAU/S&T og Stjörnufræðivefurinn

Messier 87 er á mörkum stjörnumerkjanna Meyjunnar og Bereníkuhadds, nánast mitt á milli stjarnanna Epsilon í Meyjunni og Beta í Ljóninu (Regúlus). Til að finna hana er gott að styðjast við stjörnukort af Meyjunni.

Sýndarbirtustig vetrarbrautarinnar er +9,59 svo hún sést í gegnum litla stjörnusjónauka. Hún er fremur sviplaus enda sporvöluþoka með bjartan kjarna og dreifðan hjúp. Það gleður aftur á móti augað að vita að maður er að horfa á eina stærstu vetrarbraut sem við þekkjum.

Fram á tíunda áratug 20. aldar var aðeins vitað um einn mann sem séð hafði strókinn með eigin augum, rússnesk-bandaríska stjörnufræðinginn Otto Struve en hann notaði 100 tommu Hooker sjónaukann til þess. Undanfarin ár hefur hins vegar fjölmargt stjörnuáhugafólk komið auga á strókinn með stórum áhugamannasjónaukum (20 tommur og stærri) við bestu aðstæður.

Tengt efni

• Sporvöluþokur

• Messierskráin

Heimildir

• Messier 87, SEDS Messier pages

• en.wikipedia.org/wiki/Messier_87

Hvernig vitna skal í þessa grein

• Sævar Helgi Bragason (2012). Messier 87. Stjörnufræðivefurinn. http://www.stjornuskodun.is/stjornuskodun/djupfyrirbaeri/messierskrain/messier-87 (sótt: DAGSETNING).