Un viatge (inter)galàctic a través del catàleg de Charles Messier – M3, un cúmul globular encara més gros

Saltarem ara de l’objecte Messier 2 a l’objecte Messier 3. Tots dos són cúmuls globulars, grans agregacions esfèriques d’estels antics i de baixa metal·licitat, que orbiten al voltant del centre de la Via Làctia. Entre el cúmul M2 i el cúmul M3 tenim una àmplia distància, de 60.000 anys-llum (18 kiloparsecs = 5,6•1019 m). Per fer-nos una idea, aquesta seria la distància que cobriríem en un viatge d’anada i tornada des del Sol al Centre de la Via Làctia. Cobrir aquests 18 kiloparsecs que separen l’M2 i l’M3 ens obligaria a creuar el pla galàctic. Deixaríem, doncs, “l’hemisferi sud” de l’halo galàctic (on es troba l’M2) per passar a “l’hemisferi nord” (on hi ha l’M3). Malgrat la immensa distància que separa els dos objectes, és interessant remarcar que la magnitud aparent mútua de tots dos objectes és de +7,4. Des de la Terra, que queda, si fa no fa, equidistant, als dos objectes, l’M2 i l’M3 tenen una magnitud aparent similar (+7,5 per a l’M2 i +7,0 per a l’M3). La comparació entre l’M2 i l’M3 ens mostra algunes paradoxes. L’M3 i l’M2 són d’un volum semblant (tots dos fan uns 90 anys-llum de radi), però l’M3 té una càrrega estel•lar superior (500.000 estels vs. 150.000 estels) i una massa més elevada (4,87•1035 kg). L’M3 és un cúmul globular més jove que l’M2 (8•109 anys vs. 1,3•1010 anys) però d’una lluminositat inferior.

La descoberta de l’M3

L’objecte de Messier 3 sí va ser descobert per primera vegada per Charles Messier. Fou el 3 de maig del 1764. En el quadern de Messier llegim la següent descripció: “Nebulosa descoberta entre el Bover i un dels Gossos Caçadors d’Hevelius, no conté cap estel, el centre és brillant i la llum decau gradualment, és rodona”. És un objecte d’una magnitud 7, és a dir, invisible a ull nu, però ja detectable amb un telescopi d’un peu d’obertura. Com que aquests telescopis ja eren disponibles abans que Messier iniciés la seva carrera de “caçador de cometes”, no és impossible que algú l’hagi vist abans, però no hi ha cap registre anterior al de Messier.

Un mapa del cel amb la localització de l’M3. La descripció de Messier la situa entre el Bover i uns dels Gossos Caçadors d’Hevelius. En l’antiguitat grega, hom hauria dit, senzillament, que l’objecte era prop de la constel·lació del Bover o, més senzillament encara, prop de l’estel Arcturus. En el mapa de les catasterismes gregues, però, hi havia molts buits. Johannes Hevelius (1611-1687) va omplir els buits amb diverses constel·lacions, una de les quals són els “Gossos Caçadors”. Els “Gossos Caçadors” ho eren del Bover, el qual (com diu el nom d’Arcturus) és l’encarregat de fer que les dues Osses girin al voltant del Pol Nord celeste. Quan, en el 1922, la Unió Astronòmica Internacional fixa els límits entre les “88 constel·lacions oficials”, l’M3 queda definitivament assignat a la constel·lació dels Gossos Caçadors (en llatí, Canes Venatici).

Messier va observar en altres ocasions aquest objecte (29 de març del 1781, 9 de gener del 1790), tot remarcant de nou la bellesa de la nebulosa.

Després de Messier, uns altres astrònoms fan la descoberta independent d’aquest objecte. Koehler comunica la seva descoberta el 17 de juny del 1782 a Bode, el qual l’anota en el seu catàleg com a “Canes Venatici 48”.

William Herschell, en el 1784, fa observacions de diversos objectes del catàleg de Messier. Entre ells, hi ha l’M3, i Herschell té la intenció de demostrar que es tracta d’una nebulosa formada per un agregat d’estels. En el 24 de setembre del 1810, a través d’un telescopi refractor de 3 metres d’obertura, Herschell ja pot dir que l’M3 és un “cúmul globular, molt brillant i bell”. També descriu l’estructura del cúmul: “la compressió dels estels comença a augmentar ben sobtadament des de l’exterior a ¾ del radi, i continua gradualment cap al centre”. El poder d’amplificació d’aquest telescopi és de 171. Herschell calcula el diàmetre aparent de l’objecte i prova de fer una estimació de la distància (“ordre 243”) d’acord amb el mètode, groller però no inefectiu, de suposar que tot estel té la mateixa magnitud absoluta.

En el catàleg de John Herschell, l’M3 apareix sota les denominacions “h 1633” i CG 3636. En l’observació del 20 d’abril del 1832, anota: “No pas menys de 1000 estels de magnitud 11 i inferior. Corren en una flama en el centre, i adopten una formació com si fossin línies radiants i projeccions puntuades des de la massa central, amb moltes desviacions.

Imatge obtinguda per Robert J. Vanderbei el 12 de març del 2007.

L’M3 en xifres

L’M3 apareix en el Nou Catàleg General com a NGC 5272. Es troba a uns 33.900 anys-llum de la Terra i, malgrat aquesta distància, té una magnitud aparent de 6-7. Si bé fora de l’abast de l’ull nu, sí es visible amb un prismàtic o un telescopi modest. Amb un telescopi, el caràcter neblinós es resol en un cúmul estel·lar globular. És clar que, com és en una zona del cel amb pocs estels destacats (tant Cor Caroli com Arcturus queden un xic apartats) es un xic difícil de trobar.

Ja hem dit abans que té una edat estimada de 8.000 milions d’anys, és a dir que uns 3.000 milions d’anys més antic que el Sol. El radi de l’M3 s’avalua en uns 90 anys-llum (28 parsecs = 8,5•1017 m). Si fessim una circumferència d’un radi d’uns 90 anys-llum al voltant del Sol trobaríem força menys de 10.000 estels. En canvi, en aquest mateix volum, l’M3 conté uns 500.000 estels. Cúmuls globulars gegants com l’M3 suposen grans agregats d’estels en un espai, l’halo galàctic, molt pobre en estels aïllats.

Les classes de cúmuls globulars segons la concentració: una aportació de Harlow Shapley i Helen Sawyer Hogg

En els textos dels Herschel ja trobem un esforç per identificar i classificar els “cúmuls estel·lars globulars”. També foren les contribucions dels Herschel les que van posar de manifest l’entitat d’aquests objectes en relació amb la Via Làctia.

El 26 d’abril del 1920 tingué lloc en el hall de la US National Academy of Sciences, de Washington D.C., el “Great Debate” entre Harlow Shapley i Heber D. Curtis. La qüestió a debatre era si les “nebuloses espirals” (encara no n’hem vist cap en el nostre periple, però no trigarem a fer-ho) eren objectes associats a la Via Làctia o galàxies independents. Shapley defensava que les “nebuloses espirals” eren cúmuls estel•lars situats en la perifèria de la Via Làctia. Curtis sostenia que la Via Làctia no era més que una galàxia en un univers de galàxies. En l’època del debat, Hubble ja havia començat a aportar les dades que farien guanyar, no gaires anys més tard, la visió de Curtis.

En el 1927, malgrat tot, Shapley començà a sistematitzar uns objectes que sí eren associats a l’halo de la Via Làctia, els cúmuls globulars. D’aquesta sistematització resultaria un coneixement de la posició relativa del Sol en la Via Làctia (en un pla galàctic de 50.000 anys-llum de radi, el Sol es troba a 30.000 anys-llum del centre). En aquesta tasca, Shapley comptà com a deixeble i col·laboradora, a Helen Sawyer, que llavors tenia 22 anys. Entre el 1927 i el 1929 va sorgir l’escala ara coneguda com a “escala de concentració Shapley-Sawyer”. En aquesta escala, els cúmuls estel·lars globulars queden situats en dotze classes:
– la classe I és la dels cúmuls estel·lars globulars que mostren una concentració elevada vers el centre.
– la classe II mostra una condensació central més moderada. Seria el cas de l’M2.
– la classe III mostra una condensació central més feble, si bé hi ha encara un nucli interior fort d’estels.
– la classe IV mostra una concentració intermèdia-rica.
– la classe V és d’una concentració intermèdia.
– la classe VI és un tipus intermedi entre el cúmul concentrat i el cúmul difús. És el cas de l’M3. Per això la càrrega d’estels de l’M3 pot ser tant superior a la de l’M2, tot i tindre el mateix volum.
– la classe VII tendeix més a la forma difusa.
– la classe VIII és encara més difusa.
– la classe IX no mostra gaire concentració. La densitat estel•lar de la regió central és només un xic superior al de la perifèria.
– la classe X és encara més difusa.
– la classe XI és gairebé uniforme en concentració.
– la classe XII no mostra cap concentració en el centre. La forma globular pot haver-se perdut. Sí que es reté, però, el caràcter de cúmul tancat, amb la condició que el cúmul es trobi encara en l’espai intergalàctic o perigalàctic.

Arxivat a Ciència i Tecnologia
3 comments on “Un viatge (inter)galàctic a través del catàleg de Charles Messier – M3, un cúmul globular encara més gros
  1. Oriol López ha dit:

    I, el viatge continua…

  2. didaclopez ha dit:

    La imaginació va molt més ràpida que qualsevol cosmonau present o futura. Altrament, la teoria de la relativitat general ens ensenya que podem fer 60.000 anys-llum en un temps arbitràriament curt… per bé que els nostres coetanis que no viatgin amb nosaltres restin convertir en un record paleontològic

Els comentaris estan tancats.

%d bloggers like this: