Каталог Мессьє

У серпні 1758 року, спостерігаючи комету C/1758 K1, відкриту де ла Ню, Мессьє виявив туманність, яку спочатку вважав кометою[1]. Однак через відсутність його власного руху, стало зрозуміло, що відкритий об'єкт кометою не є.

Пізніше, 1801 року, Мессьє згадував:

Мене змусила створити цей каталог туманність у Тельці, яку я виявив 12 вересня 1758, спостерігаючи комету цього року. Форма і яскравість туманності виявилися так схожими на кометні, що я поставив собі завдання знайти інші, подібні до неї, щоб астрономи не могли сплутати їх з кометами. Я продовжив спостереження з використанням телескопів, придатних для відкриття комет, яке займало мій розум, коли я складав цей каталог.

Виявлений Мессьє 12 вересня 1758 року об'єкт, який він включив до переліку під номером 1, поклав початок складанню каталогу[2]. Мессьє не був першовідкривачем цього об'єкта, що являє собою залишки наднової, яка вибухнула, згідно із записами арабських і китайських астрономів, 4 липня 1054 року: вперше його спостерігав 1731 року Джон Бевіс.

Наступний об'єкт, М2, було внесено до каталогу лише через два роки, 11 вересня 1760. Мессьє також не був першовідкривачем цього об'єкту: раніше, 11 вересня 1746, його вже спостерігав Жан Домінік Маральді.

З травня 1764 року, Мессьє став до систематичного пошуку нових об'єктів, схожих на комети. Він почав зі звернення до праць інших астрономів (зокрема, Гевелія, Гюйгенса, Дерхама, Галлея, де Шезо, Лакайля і ле Жентіля)[3], виписавши звідти відомості про виявлені ними туманні об'єкти. Далі Мессьє взявся до перевірки цих спостережень, виміру положень старих і пошуку нових подібних об'єктів — і зробив це дуже швидко: каталог збільшився з 2 до 40 об'єктів всього за півроку, при цьому він містив 19 об'єктів, які було описано вперше[3].

На початку 1765 року Мессьє вніс до свого переліку об'єкт М41 — розсіяне зоряне скупчення у сузір'ї Великого Пса. За цим була довга перерва у спостереженнях — Мессьє подорожував узбережжям Нідерландів, відкривав нові комети, але не заносив нові об'єкти до свого переліку — імовірно, розмірковуючи про перспективи його публікації[3]. У березні 1769го Мессьє вносить до каталогу чотири добре відомих астрономам об'єкти: (Туманність Оріона — М42, М43, скупчення Ясла — М44 і скупчення Плеяди або М45) — ймовірно, щоб його каталог був більшим, ніж каталог, складений Лакайль, оскільки ці об'єкти були зовсім не схожими на комети[3].

Рукопис першого видання каталогу було завершено 16 лютого 1771 року і видрукувано того ж року. Цікаво відзначити, що Мессьє в передмові до цього видання поставив собі вже іншу, амбітнішу мету: описати всі туманності, видимі в телескоп, а не лише ті, що схожі на комети. Попри це, Мессьє не включив до каталогу деякі давно відомі туманні об'єкти, які не можна було сплутати з кометами (наприклад, подвійне скупчення h і χ Персея) — тим більше, що набрати «кругле» число 50 об'єктів таким способом все одно було неможливо[3].

19 лютого 1771 року, через три дні після завершення рукопису першого видання каталогу, Мессьє відкрив ще 4 об'єкти[3]. Об'єкти М46, М47 і М48 являли собою розсіяні зоряні скупчення, а четвертий об'єкт, М49, мав іншу природу: пізніше було з'ясовано, що це галактика, яка належить до скупчення Діви.

6 червня 1771 Мессьє відкрив ще один об'єкт, положення якого на небі було виміряне набагато пізніше (його було внесено до каталогу під номером 62). 50-й об'єкт було занесено до каталогу 5 квітня 1772го — його раніше вже спостерігав Кассіні, і Мессьє, який був знайомий з його записами, шукав його з 1764 року[3].

10 серпня 1773 року Мессьє відкрив супутник галактики Андромеди, однак з невідомої причини не включив цей об'єкт до свого каталогу; повідомлення про це відкриття було опубліковано лише 1798 року, а каталожний номер М110 цей об'єкт отримав лише в XX столітті[4].

1773 року Мессьє відкрив об'єкт М51, пізніше П'єр Мешан виявив, що цей об'єкт складається з двох туманностей. Нарешті, 1774 року було відкрито розсіяне скупчення М52, після чого Мессьє на деякий час облишив пошук туманних об'єктів[4].

У лютому 1777 року Мессьє відкрив об'єкти М53 і М54, а 24 липня наступного року до каталогу було внесено М55, який Мессьє вже намагався виявити раніше, слідуючи опису Лакайль, який виявив цей об'єкт[4].

Об'єкт М56 було відкрито у січні 1779 року, коли Мессьє спостерігав комету, відкриту Боде. Шлях цієї комети виявився досить багатим на туманні об'єкти: поблизу неї було виявлено об'єкти, які Мессьє вніс до каталогу під номерами М57 (відкритий Антуаном Дарко де Пелепуа), М59 і М60 (Кохлер Іоган Готфрід), а також М61 (Оріані Барнаба). Сам Мессьє відкрив М58.

У червні 1779 року до каталогу було включено перший об'єкт, відкритий Мешеном: М63. У березні-квітні 1780го Мессьє відкрив ще 5 об'єктів (М64 — М68). Значно збільшений, у порівнянні з першим виданням, обсяг каталогу спонукав його опублікувати друге видання[4]. Разом з додатком, що містив 2 об'єкти, відкриті Мессьє 31 серпня 1780 року, у каталозі було описано 70 об'єктів.

Із другим виданням каталогу його наповнення не зупинилося. Усього за рік до нього було додано 32 нових об'єкти, з яких 5 було відкрито самим Мессьє (М73, М84, М86, М87, М93), а інші — виявлено Мешаном (Мессьє здійснював перевірку цих спостережень і вимірювання положення об'єктів)[4].

Мессьє припускав, що в третьому виданні каталогу буде описано 100 об'єктів, але на час подання рукопису до друку Мешен встиг відкрити і описати об'єкти аж до М103[5]. Ще два об'єкти, які пізніше отримали позначенням М108 і М109 згадувалися в примітці до опису М97. Третє видання каталогу вийшло з друку навесні 1781 року.

11 травня 1781 року в рукописній замітці Мессьє описав відкритий Мешеном об'єкт, якому він надав номер М104. Пізніше Мешеном було відкрито об'єкти М106 і М107.

Незважаючи на наявність нових відкриттів, Мессьє припинив роботу над каталогом. Для цього було кілька причин: по-перше, 6 листопада 1781 року з Мессьє стався нещасний випадок, після якого він тривалий час відновлювався, по-друге, у 1780-х роках до пошуку туманних об'єктів взявся англійський астроном Вільям Гершель. Використовуючи набагато досконалішу апаратуру, ніж Мессьє, він за 20 років відкрив понад 2500 таких об'єктів. Мессьє писав з цього приводу [6] :

Слідом за мною, знаменитий Гершель опублікував каталог 2000 туманностей, які він спостерігав. Дослідження неба його способом, із використанням інструменту з великою апертурою, неефективно для пошуку комет. Моя мета, таким чином, відрізняється від його: мені потрібно знайти лише туманності, які видно в телескоп з фокусною відстанню 60 см. Тим часом, я спостерігав і інші подібні об'єкти. Я опублікую інформацію про них у майбутньому, розташувавши їх за прямим піднесенням, щоб їх було легше знайти, і щоб інші шукачі комет не відчували невизначеності.

Однак нових видань каталогу більше не було.

Хоча в останньому прижиттєвому виданні каталогу Мессьє містилося 103 об'єкта, сьогодні до нього входить 110 об'єктів. Це пов'язано з тим, що у XX столітті каталог доповнювався: до нього вносили об'єкти, які Мессьє спостерігав, але сам до каталогу не включив[7].

Інформація про чотири об'єкти М104 — М107 містилася в нотатках на берегах копії третього видання каталогу, що належала Мессьє, яку було виявлено і викуплено 1924 року Камілем Фламмаріоном. Вони також згадувалися в листі Мешана до Бернуллі, опублікованому в Берлінському астрономічному альманасі за 1786. Включити ці об'єкти до каталогу запропонувала Хелен Сойєр Хогг, що виявила передрук цього листа[8].

Об'єкти М108 і М109 згадувалися в примітці до опису об'єкта М97, до каталогу їх запропонував включити Оуен Джінджеріч 1953 року[8].

Останній об'єкт, М110, другий супутник Галактики Андромеди, включив до списку Кеннет Глін Джонс, на тій підставі, що Мессьє спостерігав цю галактику ще 1773 року (журнал із цими спостереженнями було опубліковано лише 1798 року, сам Мессьє не вважав за потрібне включати цей об'єкт до каталогу)[8].

Мессьє описує цей об'єкт як «зоряне скупчення без туманності», що має пряме піднесення 7^h 44^m 16^s та схилення +14° 50’ 8". Однак у цьому місці які-небудь зоряні скупчення відсутні. 1934 року Освальд Томас припустив, а 1959 року Т. Ф. Морріс довів, що помилка в каталозі викликана помилкою в знаку, яку зробив Мессьє під час обчислення положення цього об'єкта[9]. Об'єкту відповідають два записи в каталозі NGC: NGC 2478 (помилкове місце розташування) та NGC 2422 (правильне місце розташування).

Мессьє описує цей об'єкт як «скупчення дуже слабких зір без туманності», що має пряме піднесення 8^h 2^m 24^s та схилення +1° 16’ 42". Як було показано Освальдом Томасом і Т. Ф. Морісом, насправді об'єкт, що спостерігав Мессьє, розташовано на 5° на північ, наразі з ним зіставляється NGC 2548[9].

Мессьє описує цей об'єкт як «туманність без зір у сузір'ї Діви», що має пряме піднесення 12^h 26^m 28^s та схилення -14° 57’ 6". На цій ділянці неба є багато слабких галактик з скупчення Діви, але жодна з них не має достатньої яскравості. Оуен Джінджеріч припустив, що Мессьє міг повторно спостерігати об'єкт М58, і помилитися в обчисленні його місця розташування. Однак 1969 року У. Ч. Вільямс довів, що помилка Мессьє полягала в тому, що вибравши як точку відліку для вимірювань галактику М89, він переплутав її з М58, й об'єкту М91 слід зіставити запис у каталозі NGC 4548[9].

Мессьє описує цей об'єкт як «дуже слабку туманність між зорями ο Волопаса і ι Дракона, поруч із якою перебуває зоря 6-ї величини». Питання про те, чи стосується цей запис якого-небудь реального об'єкту, є суперечливим. Американські публікації вважають цей об'єкт відсутнім, проте більшість європейських джерел ототожнюють його з галактикою NGC 5866[7].

Причини суперечки полягають у розбіжностях між різними джерелами інформації про об'єкт. Мешен, спочатку повідомив про спостереження об'єкта, пізніше, у листі до Бернуллі, опублікованому в Берлінському астрономічному альманасі за 1786, пояснив, що об'єкт М102 є лише повторним спостереженням об'єкта М101[7].

Із 7 галактичних туманностей, що входять до каталогу Мессьє^{[джерело?]}, одна являє собою залишок наднової, яка вибухнула 1054 року, а 5 являють собою хмари іонізованого водню, що перебувають в областях зореутворення. Одна туманність (М78) являє собою газопилову хмару, яка не випромінює світло самостійно, і висвітлюється за допомогою зір, які розташовані поблизу неї.

Розсіяні зоряні скупчення являють собою результат порівняно недавнього процесу зореутворення: зорі, що входять до них, сформувалися, здебільшого, майже одночасно (в астрономічному масштабі часу), в одній газовій хмарі.

На першому етапі свого існування зорі скупчення приховано в газопиловій хмарі, яка, попри це, сама стає видимою завдяки іонізації водню, що перебуває в ній, ультрафіолетовим випромінюванням цих зір. Тому емісійні туманності каталогу Мессьє одночасно є й розсіяними зоряними скупченнями (М17, М42).

Найгарячіші та найяскравіші зорі (спектральних класів O і B) стають видимими першими (М8, М16). Наявність таких зір вказує на молодість скупчення, оскільки вони досить швидко (за кілька мільйонів років) завершують свою еволюцію вибухом наднової. Молодими скупченнями є, наприклад, М36 і М37. Менш масивні зорі завершують еволюцію, перетворюючись на червоних гігантів. Наявність таких зір вказує на більший вік скупчення: червоні гіганти є, наприклад, у скупченнях М37, М50 і М103. Найстарішим скупченням з каталогу Мессьє, є скупчення М67, вік якого становить 3,7 мільярда років. Зазвичай зоряні скупчення розпадаються значно раніше, проте М67 перебуває на ділянці Галактики, де мало інших об'єктів, і тому змогло проіснувати так довго.

Розсіяні зоряні скупчення здкбільшого перебувають у площині галактики, в її галактичних рукавах: так, Плеяди та інші близькі до нас скупчення належить до рукаву Оріона, скупчення М8, М11 і М16 — до рукава Стрільця, М103 — до рукава Персея.

Планетарні туманності утворюються при скиданні зовнішніх шарів (оболонок) червоних гігантів і надгігантів з масою 2,5-8 сонячних на завершальній стадії їх еволюції. Планетарна туманність — швидкоплинне (за астрономічними мірками) явище, що триває всього кілька десятків тисяч років.

Каталог Мессьє містить 4 планетарні туманності[11]:

На відміну від розсіяних, кулясті скупчення містять досить зір, щоб бути динамічно стабільними утвореннями. Здебільшого, вони мають правильну кулясту форму, причому концентрація зірок збільшується до центру скупчення.

Найближчі кулясті скупчення перебувають на відстані декількох тисяч світлових років. Далекі (спостерігаються в напрямку галактичного центру) віддалені від нас на відстань більш ніж 70000 світлових років. Одне з кулястих скупчень каталогу Мессьє, M54, є позагалактичних об'єктом: воно належить до карликової еліптичної галактиці Стрільця (SagDEG)[12]. Це перше з відкритих позагалактичних кулястих скупчень.

Розміри кулястих скупчень можуть значно відрізнятися. Найменші містять до 100 000 зір, їх загальна маса становить близько 40 000 мас Сонця (М71). Найбільші містять кілька мільйонів зірок, їх маса перевищує 1,5 мільйона сонячних (М19, М54).[12]

Щільність зір у центрі кулястих скупчень зазвичай досить велика (від 10 до 1000 зір на кубічний світловий рік), середня відстань між зорями там становить 0,1-0,5 світлових років, в окремих випадках на просторі в один кубічний світловий рік можуть перебувати до 100 000 зір. З об'єктів Мессьє найбільша концентрація спостерігається у M2, найменша — у об'єктів M55 і M71[12].

Вік галактичних кулястих скупчень становить від 10 до 13 мільярдів років, тому в них представлені в основному старі зорі. Однак у деяких кулястих скупченнях трапляються зорі класів O і B (ймовірно, що утворилися в результаті злиття подвійних зір), а також пульсари (наприклад, в M62 їх 6; також пульсари є в скупченнях M13, M28 і M53)[11].

Галактики являють собою гравітаційно пов'язані системи, що складаються з мільярдів зір та інших об'єктів, і перебувають на значній відстані.

Всього каталог Мессьє містить 40 галактик, як із нашої Місцевої групи (наприклад, Галактику Андромеди або M31 і Галактику Трикутника або M33), так і з віддалених скупчень галактик. Наприклад, у каталозі Мессьє 15 галактик зі скупчення Діви. Найближчою з включених до каталогу є Галактика Андромеди, найвіддаленішою — галактика M109, що перебуває на відстані 67,5 мільйонів світлових років.[11]

Розміри галактик перебувають у досить широких межах: так, карликові галактики (наприклад, M32, супутник Галактики Андромеди) можуть мати діаметр всього лише кілька тисяч світлових років; найбільші ж галактики мають значно більший діаметр (M101 — 185 000 світлових років, майже вдвічі більша нашої Галактики)[11].

Наймасивнішою галактикою з каталогу Мессьє є галактика M87 (2,7 трильйона мас Сонця), найменш масивною — галактика M32 (3 мільярди мас Сонця)[13].

М73

М24

М40

Три об'єкти каталогу Мессьє не належать до жодної з перелічених категорій. Першим з них є оптична пара зір M40. Це не фізично подвійна зоря, а дві не пов'язані між собою зорі: перша перебуває на відстані 490 світлових років, друга — на відстані 1860 світлових років.

М73 також є оптичним накладенням 4 зір, що перебувають на відстані від 900 до 2600 світлових років.

Нарешті, M24 являє собою не зоряне скупчення, а «вікно» у хмарах міжзоряного пилу, через яке видно віддалений спіральний рукав нашої Галактики.

При певних навичках і везінні, всі об'єкти Мессьє можна спостерігати протягом однієї ночі. Цей процес отримав назву «Марафон Мессьє».

Всі 110 об'єктів Мессьє видно лише з місць, що розташованих між 10° та 35° північної широти, тому повний марафон може бути здійснено на Землі не всюди. Крім того, всі об'єкти доступні для спостереження тільки двічі на рік: у березні та жовтні, в останній день молодика[16].

Для виконання марафону можна скористатися будь-яким інструментом, проте забороняється застосовувати системи автоматичного наведення на об'єкт; також не зараховуються спостереження об'єктів неозброєним оком або в телескоп-гід[17].

Першими у світі повний марафон Мессьє завершили Джеррі Раттл (Аризона) і Рік Халл (Каліфорнія) — другий на годину пізніше першого. З середини 1980-х років повний марафон Мессьє здійснили понад 12 американських астрономів-аматорів. З європейських астрономів повний марафон виконали лише Петра Салігер і Герна Стенц, які виконували спостереження на острові Тенерифе[16].