GALAXY

Markarian's Chain

— Messier 84, Messier 86, NGC 4477, NGC 4473, NGC 4461,
NGC 4458, NGC 4438 and NGC 4435 —

Processed by Nicolas Rolland, Paris. 14 hours gathered by Grand Mesa Observatory at Whitewater, Colorado, USA.

One of these galaxies is coming towards us at 244 kilometres a second, and the cluster it belongs to is not.

A chain, and the man who saw it

Markarian's Chain is a curving line of galaxies at the heart of the Virgo Cluster, some 54 million light-years away. The Armenian astrophysicist Benjamin Markarian identified it in the early 1960s — not by its shape, which anyone with a telescope can see, but by measuring how its members move: several of them travel through space in the same direction at the same rate, which an accidental line of sight would not produce. Eight galaxies make up the chain: Messier 84, Messier 86, NGC 4477, NGC 4473, NGC 4461, NGC 4458, NGC 4438 and NGC 4435.

Ellipticals and lenticulars, no spirals

Every member of the chain is elliptical or lenticular. Not one is a spiral with open arms and active star formation, and that absence is the record of where they live. The centre of a rich cluster strips its galaxies: repeated close passes pull the gas out of them, star formation stops for want of material, and the disc structure smooths into a featureless bulge. These are galaxies that have already been through it, and the chain is what is left when a cluster has finished with a line of them.

Messier 86 is coming the wrong way

Almost everything in the universe is receding from us, and the Virgo Cluster is no exception — it moves away at around a thousand kilometres a second. Messier 86 does not. Its light is shifted towards the blue, which means it is approaching, at roughly 244 kilometres a second, and it is one of the very few objects in the Messier catalogue of which that is true. The explanation is not that the cluster is wrong: Messier 86 is falling through it from the far side, and its own motion inward is fast enough to cancel the recession and reverse it. What the chain looks like from here is a line. What at least one of its members is doing is crossing.

Fourteen hours in two-minute frames

A Takahashi FSQ130 at f/5 with a monochrome sensor, from Whitewater in April 2021. Fourteen hours built from 421 frames of two minutes each — very short subframes for a target this faint, which is what a low-read-noise sensor allows and what a field holding several bright galaxies requires. The result carries the chain across 3.2 degrees. What it does not carry is the evidence of the collision: a filament of ionised hydrogen runs between NGC 4438 and Messier 86, and it shows only in H-alpha. No narrowband frame was taken, so the one visible link between two of these galaxies is present in the field and absent from the image. Grand Mesa Observatory gathered the data at Whitewater.

Version française

L'une de ces galaxies vient vers nous à 244 kilomètres par seconde, et l'amas auquel elle appartient, non.

La Chaîne de Markarian est une ligne incurvée de galaxies au cœur de l'amas de la Vierge, à quelque 54 millions d'années-lumière. L'astrophysicien arménien Benjamin Markarian l'a identifiée au début des années 1960 — non par sa forme, que n'importe quel télescope montre, mais en mesurant le déplacement de ses membres : plusieurs d'entre eux traversent l'espace dans la même direction et au même rythme, ce qu'un alignement fortuit ne produirait pas. Huit galaxies composent la chaîne : Messier 84, Messier 86, NGC 4477, NGC 4473, NGC 4461, NGC 4458, NGC 4438 et NGC 4435.

Tous les membres de la chaîne sont elliptiques ou lenticulaires. Pas une seule spirale aux bras ouverts, en pleine formation d'étoiles, et cette absence garde la trace du lieu où elles vivent. Le centre d'un amas riche dépouille ses galaxies : les passages rapprochés répétés leur arrachent leur gaz, la formation stellaire s'arrête faute de matière, et la structure en disque s'aplanit en un bulbe sans relief. Ce sont des galaxies qui y sont déjà passées, et la chaîne est ce qui reste quand un amas en a fini avec une rangée d'entre elles.

À peu près tout, dans l'univers, s'éloigne de nous, et l'amas de la Vierge ne fait pas exception : il s'écarte à un millier de kilomètres par seconde. Messier 86, non. Sa lumière est décalée vers le bleu, ce qui signifie qu'elle s'approche, à environ 244 kilomètres par seconde, et c'est l'un des très rares objets du catalogue Messier dont on puisse le dire. L'explication ne tient pas à une erreur sur l'amas : Messier 86 le traverse depuis l'autre côté, et son propre mouvement vers l'intérieur est assez rapide pour annuler la récession et l'inverser. Ce que la chaîne donne à voir d'ici est une ligne. Ce que fait au moins l'un de ses membres est de la traverser.

Une lunette Takahashi FSQ130 à f/5 avec un capteur monochrome, depuis Whitewater, en avril 2021. Quatorze heures construites à partir de 421 poses de deux minutes — des poses très courtes pour une cible aussi faible, ce que permet un capteur à faible bruit de lecture et ce qu'impose un champ contenant plusieurs galaxies brillantes. Le résultat porte la chaîne sur 3,2 degrés. Ce qu'il ne porte pas, c'est la preuve de la collision : un filament d'hydrogène ionisé court entre NGC 4438 et Messier 86, et il n'apparaît qu'en H-alpha. Aucune pose en bande étroite n'a été faite, de sorte que le seul lien visible entre deux de ces galaxies est présent dans le champ et absent de l'image. Grand Mesa Observatory a rassemblé les données à Whitewater.

Technical data

OpticsTakahashi FSQ130 @ f/5

CameraQHY600M

MountParamount ME

FiltersL, R, G, B

LocationGrand Mesa Observatory at Whitewater, Colorado, USA

DateApril 2021

Exposures14 hours L 108 × 120 sec · R 105 × 120 sec · G 109 × 120 sec · B 99 × 120 sec

SoftwarePixinsight, Photoshop

CopyrightsNicolas Rolland & Grand Mesa Observatory

Finding chart Markarian's Chain — finding chart

RA12h 27m 37.2s Dec+13° 04′ 15.2″ Size3.19 × 2.12 deg Orientationup is 179° E of N ConstellationVirgo

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