Un viatge (inter)galàctic a través del catàleg de Charles Messier – M2, un cúmul estel·lar globular

Si viatgéssim de l’objecte Messier 1 (M1, la Nebulosa del Cranc) a l’objecte Messier 2 (M2) hauríem de recórrer uns 40.000 anys-llum, uns 12 kiloparsecs (3,8•10¹⁹ m). Trobaríem, doncs, una de les paradoxes dels objectes de Messier: davant l’aparença general amaguen una gran diversitat d’objectes i de distància. Si la distància del Sol a la Nebulosa del Cranc fos equivalent a 1 m, la distància del Sol a l’M2 seria de gairebé 6 metres. Des de l’M2, el Sol i la Nebulosa del Cranc es veuen aproximadament en la mateixa regió del Cel. Des del Sol, la Nebulosa del Cranc i l’M2 ocupen constel·lacions oposades, la del Bou i la de l’Aiguader, respectivament. I, si bé, l’M2 es troba a sis vegades més distància que l’M1, la magnitud aparent de l’M2 és quatre vegades superior a l’M1. La raó és ben senzilla, en magnitud absoluta, l’M2 és molt més lluminós que l’M1, i l’M1 molt més que el nostre Sol. Mentre el nostre Sol és un estel de fusió relativament modest, l’M1 és el romanent d’una supernova considerable. L’M2, en canvi, és un cúmul d’estels, una minigalàxia de 150.000 estels, associada gravitatòriament a la Via Làctia, però situada del disc galàctic. Des de l’M2, però, l’M1 no és encara una supernova. La llum de la SN 1052 (la supernova M1) trigarà encara uns 40.000 anys en arribar-hi!

Smyth va deixar escrita potser una de les descripcions més belles de l’M2: “Aquesta bola magnifica d’estels condensa en el centre, i presenta una forma esfèrica tan elegant que la imaginació no pot més que dibuixar la lluïsor inconcebible dels llurs cels visibles, de les animades miríades El telescopi Hubble ens ofereix una imatge d’alta resolució d’aquest cúmul globular. La distància mitjana d’estel a estel és de 1,6 anys-llum, però baixa notablement en el centre del cúmul. Fins i tot en aquest cúmul les distàncies interestel•lars són considerables.

Charles Messier l’M2.

La primera vegada que Charles Messier registra l’objecte que ara denominem com M2 és l’11 de setembre del 1760. L’anota com situada en el “cap de l’aiguader”, amb un centre brillant i una perifèria més difusa. Messier també aclareix que, si més no amb la resolució del telescopi que fa servir, la nebulosa apareix com una nebulosa sense estel central. Messier compara aquesta nebulosa amb la que hi ha entre el cap i l’arc de la constel·lació del Sagitari. Fet i fet, tant la nebulosa de l’Aiguader (l’M2) com la nebulosa del Sagitari (l’M22) són allò que ara es denomina cúmul estel·lar globular. En aquests cúmuls, la distribució d’estels és agregada cap al centre. Si Messier diu que l’M2 és una “nebulosa sense estels”, és que no en pot resoldre cap punt.

Messier s’havia fixat en aquesta regió de la constel·lació de l’Aiguader arran del seguiment fet del cometa del 1759. Ja hem dit que, essencialment, Messier és un caçador de cometes. De fet, en el 1760, Messier, ja amb 30 anys, aconsegueix de descobrir el seu primer cometa (C/1760 B1). En seguiran, en els propers 25 anys, 12 cometes addicionals, sense comptar amb les contribucions addicionals que Messier va fer per calcular l’òrbita d’altres cometes.

Messier, en cap cas, no va reclamar ésser el “descobridor” de la nebulosa M2. Gràcies a una recerca bibliogràfica, va comprovar que 14 anys abans, també un 11 de setembre, Jean-Dominique Maraldi l’havia registrada. Maraldi, aquell 11 de setembre del 1746, feia observacions d’un cometa en col•laboració amb el gran astrònom Jacques Cassini. A primer colp d’ull, és difícil diferenciar un objecte com l’M2 d’un cometa “sense cua” (bé perquè la cua quedi tapada pel cos del cometa, bé perquè sigui massa curta o massa tènue).

La descripció de Maraldi és encara més notable que la de Messier. Maraldi va confondre inicialment la nebulosa amb un cometa. Quan va identificar-la com a nebulosa, però, s’estranyà que no fos envoltada d’un gran nombre d’estels, tal com s’esdevé en altres nebuloses. Com després farà Messier, Maraldi la descriu com “una nebulosa rodona, ben definida i més brillant en el centre”. Maraldi especula que “la blancor de l’objecte podria ser l’efecte de la llum d’un cúmul d’estels massa petites per ésser percebuda fins i tot amb els telescopis més grans”.

Bode, en el 22 de setembre 1775, també havia registrat la nebulosa en el seu catàleg (Bode 70), com també ho faria Koehler (Koehler 14). Bode no era conscient en aquell moment de les observacions prèvies de Maraldi i de Messier. Bode ens parla d’un “objecte rodó, amb un nucli vívid envoltat d’una nebulosa”. Bode la compara a “un cometa sense cua”.

Observacions similars fan Caroline i William Herschell la nit del 30 de juliol del 1783. Ells ja atribueixen la descoberta a Maraldi i, de moment, poca cosa hi poden afegir. El 27 d’octubre del 1794, William Herschell, amb un telescopi reflector de 7 peus d’obertura ja en pot dir més coses: “Puc veure que és un cúmul d’estels, molts d’ells visibles”. La intuïció de Maraldi és ratificada: M2 és un cúmul globular d’estels. John Herschell, en el 1833, encara va fer una observació més afinada, i ja ens parla de “milers d’estels”. En el Catàleg General de John Herschell, l’M2 apareix com a GC 4678. Una altra denominació (la del Nou Catàleg General) és NGC 7089. En el catàleg de Lalande té el número 41928.

Els cúmuls globulars

Els cúmuls globulars poden entendre’s, fins a cert punt, com a “microgalàxies”. El fet de trobar-se “separats” del pla galàctic, els confereix una identitat definida, en contrast amb els “cúmuls oberts”. Així doncs, els cúmuls globulars tenen l’aspecte de “cúmul tancat”, de “cúmul definit”, de no ésser envoltats per estels, que ja havien posat de manifest Maraldi, Messier, els Herschell o Smyth. La forma esfèrica és el resultat de la forta interacció gravitatòria entre els estels (i altres materials) del cúmul, de la mateixa forma que els astres (estels o planetes) tendeixen a la forma esfèrica.

Els cúmuls globulars es troben en l’espai intergalàctic o, més pròpiament, en l’halo que envolta una galàxia. En el cas de la Via Làctia, la immensa part dels materials es troben en el disc galàctic espiral. Però aquest disc galàctic es troba en una esfera més gran (l’halo galàctic). Els cúmuls globulars són constituït per estels relativament antics.

En la nostra galàxia, la Via Làctia, s’han comptabilitzat uns 158 cúmuls globulars, però es calcula que un cert nombre addicional (10-20) no ha pogut ésser observat des de la nostra posició, en quedar ocultat pel disc galàctic. S’estima que altres galàxies són molt més riques en cúmuls globulars (en la galàxia de l’Andromeda s’estima un nombre de 500; en la galàxia M87 uns 13.000). Els cúmuls globulars, a través de la interacció galàctica, poden canviar de galàxia, com exemplifica el cas de Palomar 12 (ara de la Via Làctica, però que fa uns 2.000 milions d’anys era associat amb la Galàxia Nana del Sagitari).

Localització dels cúmuls globulars en relació al pla galàctic de la Via Làctia (vg. Atlas of the Universe).

Dins dels cúmuls globulars coneguts, M2 és un dels més notables. No obstant, el cúmul globular M22 fou descrit amb anterioritat (Abraham Inle ja en parla en el 1665).

El cúmul globular M2 és un dels més grans coneguts. Potser per això registra una certa desviació de la forma esfèrica típica (el radi polar és més curt que el radi equatorial, tal com passa, per exemple, amb la Terra o amb el Sol). Se li calcula una edat de 13.000 milions d’anys, és a dir que els seus estels són entre els més antics de la Via Làctia (la població II, caracteritzada per estels pobres en elements químics diferents de l’hidrogen i de l’heli). Es calcula que la població total d’estels de l’M2 és de 150.000. Entre aquests estels hi ha registrats 21 estels variables. Gràcies a aquests estels variables, a partir del 1914, Harlow Shapley fou capaç d’estimar la distància de l’M2 i d’altres cúmuls globulars (i va deduir així les dimensions generals de la Via Làctia). La distància del Sol a l’M2 és superior a la distància que hi ha entre l’M2 i el Centre Galàctic. L’M2, com els altres cúmuls globulars, orbita al voltant de la Via Làctia, i ara es troba relativament a prop del Centre Galàctic. Bona part de la lluminositat d’M2 es deu als estels més energètics, ara gegants vermells i grocs. Dels estels originaris, els més massius ja van desaparèixer fa temps, convertits ara en estels degenerats.

Entre les àrees astrofísiques més controvertides i on més esforços de recerca s’hi fa, hi ha la qüestió de l’origen dels “cúmuls globulars” i la qüestió de si hem d’entendre’ls com a “microgalàxies” o com a part integral de les “macrogalàxies” a les quals són associats. Maraldi o Messier, en el seu moment, se sentiren un xic decebuts en comprovar que la nebulosa de l’Aiguader no era el cometa que cercaven. No. Era una cosa molt més gran, molt més llunyana, molt més antiga, molt més massiva i molt més bella.