NGC 104 – 47 Tucanae

6 november 2024 kuuke 61 weergaves 47 tucanae, bolhoop, bolvormige sterrenhoop, Caldwel 106, kleine magelhaanse wolk, NGC 104, toekan, tucana

47 Tucanae is een heldere bolhoop op een afstand van ongeveer 14.500 lichtjaar in de richting van het sterrenbeeld Toekan – Tucana. De bolhoop heeft een schijnbare helderheid van magnitude 4,09 en is op een heldere nacht zichtbaar met het blote oog. Het is, na Omega Centauri in het sterrenbeeld Centaurus, de helderste bolhoop aan de sterrenhemel. 47 Tucanae heeft de aanduiding NGC 104 in de New General Catalogue en Caldwell 106 in de Caldwell catalogus van Sir Patrick Moore.

47 Tucanae heeft een diameter van ongeveer 120 lichtjaar en een schijnbare grootte van 43,8 boogminuten. Dit is vergelijkbaar met de grootte van de Volle Maan. De bolhoop bevindt zich naast de Kleine Magelhaanse Wolk. Alhoewel ze dicht bij elkaar aan de sterrenhemel staan bevindt de bolhoop zich 15 keer dichter bij dan het dwergsterrenstelsel.

NGC 104 bevat miljoenen sterren en het is een van de meest massieve bolhopen in ons sterrenstelsel. De bolhoop heeft een massa van ongeveer 700.000 zonsmassa. De meest massieve sterren bevinden zich in de kleine, dichte en heldere kern.

47 Tucanae in het sterrenbeeld Tucana. By ESA/Hubble, CC BY 4.0, Link

De bolhoop is geclassificeerd als Shapley-Sawyer Concentration Class III en dat duidt op een sterke binnenste kern van sterren. Met telescopen zijn inmiddels meer dan 10.000 afzonderlijke sterren waargenomen. Veel van die sterren bevinden zich in het centrum van de bolhoop.

De helderste ster in NGC 104 is een hete blauwe reus van spectraalklasse B8III die voorbij de asymptotische reuzentak is geëvolueerd. De ster heeft een effectieve temperatuur van 10.800 Kelvin en een lichtsterkte van 1100 keer die van de Zon. Net als andere post-AGB-sterren heeft de ster massa verloren als gevolg van sterke sterwinden. Momenteel heeft de ster een massa van ongeveer 0,54 zonsmassa.

NGC 104 bevat minstens twee populaties sterren met verschillende metalliciteiten en leeftijden. Net als andere massieve bolhopen bevat NGC 106 een complexe populatie sterren. De kern van de bolhoop herbergt een aantal exotische sterren, waaronder zogenoemde “blue stragglers”. Dit zijn sterren die heter, blauwer, massiever en helderder zijn dan verwacht voor hun evolutionaire stadium. Aangenomen wordt dat ze het product zijn van interacties en botsingen tussen twee of meer sterren in een dicht opeengepakte omgeving.

De bolhoop bevat ook röntgendubbelsterren met een lage massa die neutronensterren, zwarte weduwepulsars en aangroeiende witte dwergen omvatten. Een onderzoek uit 2021 identificeerde kandidaat-symbiotische sterren en RS CVn-contactdubbelsterren.

In 2015 onthulden waarnemingen met de Chandra röntgentelescoop van de NASA, de NuSTAR-telescoop van de NASA en de Australia Telescope Compact Array een ster in een nauwe baan om een zwart gat. Het systeem, 47 Tucanae X9 genaamd, bestaat uit een zwart gat dat gas uit een witte dwerg trekt. De witte dwerg draait in een periode van slechts 28 minuten rond het zwarte gat op een afstand van ongeveer 2,5 keer de afstand tussen de Aarde en de Maan.

NGC 104 bevat minstens 25 millisecondenpulsars. Röntgenstraling van 19 van deze pulsars werd in 2006 door de Chandra röntgentelescoop. Aangenomen wordt dat de straling afkomstig is van de verwarmde poolkappen van de pulsars.

Deze stellaire overblijfselen maakten waarschijnlijk deel uit van röntgendubbelsterren en verzamelden materiaal van hun metgezellen. Eén van deze metgezellen, genaamd 47 Tucanae W, lijkt nog steeds materiaal over te brengen naar zijn begeleidende neutronenster. Dit geeft aan dat het systeem evolueert van een röntgenpulsar met lage massa naar een millisecondepulsar. De rotatiesnelheid van de neutronenster werd verhoogd door de massaoverdracht van de begeleidende ster.

NGC 104 was de eerste bolhoop die in gammastraling werd waargenomen. De emissie van gammastraling uit de bolhoop werd in 2009 gedetecteerd door de Fermi Gammaray-ruimtetelescoop. De straling is afkomstig van de millisecondenpulsars in de bolhoop. Er werd aangenomen dat de gammastraling werd geproduceerd in de buitenste magnetosfeer van de neutronensterren.

In dichte bolhopen zoals NGC 104 hebben zwaardere leden de neiging naar het centrum te bewegen, terwijl de minder massieve naar de buitenwijken bewegen. Het proces staat bekend als massasegregatie. Het eerste bewijs van massasegregatie in de bolhoop werd in 2015 gerapporteerd aan de hand van waarnemingen gedaan met de Hubble Space Telescope.

In het centrum van de bolhoop bevindt zich mogelijk een zwart gat van gemiddelde massa. Het bestaan van het zwarte gat is echter onzeker. Dankzij gegevens verkregen met de Hubble Space Telescope in 2006 konden astronomen de radiale snelheden van sterren in de kern van de bolhoop bestuderen en de massa van een mogelijk centraal zwart gat beperken tot 1000 – 1500 zonsmassa.

In 2017 leverde een onderzoeksgroep bewijs voor het bestaan van een door gas uitgehongerd zwart gat dat niet snel genoeg materiaal aantrok. Op basis van de verdeling en bewegingen van pulsars in NGC 104 schatten de onderzoekers dat het zwarte gat een massa heeft van ongeveer 2300 zonsmassa. Latere lange-termijnwaarnemingen van de pulsars in de bolhoop leverden echter geen bewijs op voor de aanwezigheid van een zwart gat.

NGC 104 was ook doelwit van een onderzoek naar planeten, in 2000 uitgevoerd met behulp van de Hubble Space Telescope.

Hoewel astronomen verwachtten tien tot vijftien planeten in de kern van de bolhoop aan te treffen, ontdekten ze er geen. Dit suggereert dat planeten niet zo vaak voorkomen in bolvormige sterrenhopen als eerder werd aangenomen. Bij een onderzoek van de minder dichtbevolkte buitengebieden van NGC 104 werden ook geen planeten gevonden, wat erop wijst dat de drukte in de kern van de bolhoop niet zo verantwoordelijk is voor de afwezigheid van planeten als de lage metalliciteit van de bolhoop.

Wetenswaardigheden

NGC 106 heeft een vergelijke schijnbare grootte als Omega Centauri. De grootste diameter bedraagt 43,8 boogminuten terwijl Omega Centauri een schijnbare grootte van 36,3 boogminuten heef. Omega Centauri ligt verder weg, op een afstand van15.800 lichtjaar van de Aarde. Ook is de bolhoop veel losser geconcentreerd naar het midden en heeft hij een concentratieklasse van VIII. Met een schijnbare helderheid van magnitude 3,9 is Omega Centauri de helderste bolhoop aan de sterrenhemel.

De derde en vierde helderste bolvormige sterrenhopen, Messier 22 in het sterrenbeeld Sagittarius – Boogschutter en NGC 6752 in Pavo – Pauw, zijn kleiner en een volledige magnitude zwakker. Messier 22 heeft een schijnbare helderheid van magnitude 5,1 en een grootte van 32 boogminuten, terwijl NGC 6752 van magnitude 5,4 is een grootte van 20,4 boogminuten heeft. Alle vier de bolhopen bevinden zich aan de zuidelijke sterrenhemel en zijn gemakkelijker waar te nemen vanaf het zuidelijk halfrond.

Ondanks zijn helderheid en omvang is NGC 104 grotendeels onbekend voor noordelijke waarnemers. De bolhoop is alleen laag boven de horizon zichtbaar vanaf noordelijke locaties die het dichtst bij de evenaar liggen.

NGC 104 was vóór 1750 niet bekend bij Europese astronomen. Het was de Franse astronoom Nicolas-Louis de Lacaille die NGC 104 vanuit Zuid-Afrika als eerste Europeaan waarnam.

Lacaille besteedde vier jaar (1750 – 1754) aan het bestuderen van de zuidelijke sterrenhemel. Hij deed dit vanaf Kaap de Goede Hoop. De Lacaille wordt gecrediteerd voor het maken van 14 sterrenbeelden. Tucana – Toekan was niet een van zijn sterrenbeelden. Het werd eind 16^de eeuw gemaakt door de Nederlandse astronoom Petrus Plancius op basis van waarnemingen van de Nederlandse ontdekkingsreizigers Piter Dirkszoon Keyser en Frederick de Houtman. Toen hij echter de nieuwe sterrenbeelden creëerde, reorganiseerde Lacaille dit deel van de zuidelijke sterrenhemel waarbij hij NGC 104 en een klein deel van de Kleine Magelhaanse Wolk indeelde bij Tucana – Toekan. De bolhoop en het sterrenstelsel waren eerder toegewezen aan het sterrenbeeld Hydrus – Kleine Waterslang.

De bolhoop werd in 1751 – 1752 door Lacaille waargenomen en hij dacht aanvankelijk dat het de kern van een komeet was. Hij catalogiseerde het als Lac-1 in zijn catalogus van deepsky-objecten en noemde het “neb”.

Zowel NGC 104 als Omega Centauri hebben steraanduidingen. Terwijl Omega Centauri de Bayer-aanduiding kreeg van Johann Bayer zelf op Ptolemeus’ beschrijving van de bolhoop als een ster op de rug van de centaur, werd NGC 104 niet als 47 Tucanae benoemd door John Flamsteed (De Engelse astronoom die getallen toekende aan sterren die zichtbaar waren vanuit het zuiden van Engeland). Het getal “47” verscheen voor het eerst in de Allgemeine Beschreibung und Nachweisung der Gestirne nebst Verzeichniss van de Duitse astronoom Johann Elert Bode, gepubliceerd in 1801.

De Amerikaanse astronoom Benjamin Gould, de maker van The Astronomical Journal, noemde de bolhoop Xi Tucanae, maar de aanduiding werd niet algemeen aanvaard. De bolhoop wordt nog steeds gewoonlijk 47 Tucanae genoemd.

In december 2008 rapporteerde de Australische astronoom Ragbir Bhatal van de University of Western Sydney de detectie van een ster laserachtig signaal afkomstig uit 47 Tucanae als onderdeel van het Australian Optical SETI Project. Bij daaropvolgende zoekopdrachten in hetzelfde gebied werd het signaal echter niet meer gevonden.

Locatie

NGC 104 bevindt zich in het sterrenbeeld Toekan – Tucana. De bolhoop bevindt zich diep aan de zuidelijke hemel en blijft voor de meeste waarnemers op het noordelijk halfrond onder de horizon. De bolhoop bevindt zich slechts 18° van de zuidelijke hemelpool en is alleen zichtbaar vanaf locaties ten zuiden van 18°.

Kaart van het sterrenbeeld Tucana - Toekan met de namen van de sterren. — Kaart van het sterrenbeeld Tucana – Toekan met de namen van de sterren. Credit: Kuuke’s Sterrenbeelden – KStars

De bolhoop bevindt zich naast de Kleine Magelhaanse Wolk. De Kleine Magelhaanse Wolk is een dwergsterrenstelsel in de nabijheid van de Melkweg en is ongeveer 200.000 lichtjaar van ons verwijderd. Het sterrenstelsel is met het blote oog zichtbaar als een zwakke vlek. Het sterrenstelsel bevindt zich op de denkbeeldige lijn getrokken vanuit Rigel Kentaurus – Alpha Centauri naar Achernar – Alpha Eridani. NGC 104 bevindt zich ± 2,5° ten westen van de Kleine Magelhaanse Wolk.

De beste tijd om NGC 104 en andere deepsky-objecten in Tucana te bekijken is de maand november, als het sterrenbeeld ’s avonds hoog aan de hemel staat.