Un viatge (inter)galàctic a través del catàleg de Charles Messier – M6, el Cúmul de la Papallona, un cúmul obert d’estels

En els atzars del catàleg de Messier, el salt que es correspon fer ara és el que ens du de l’M5 a l’M6. Des del punt de mira de l’esfera celeste, saltem únicament de la constel·lació de la Serp a la veïna constel·lació de l’Escorpí. Però com vam dir, el viatge el farem d’objecte en objecte. Així doncs, haurem de recórrer una distància de 23.500 anys-llum (7200 parsecs, 2,22•10¹⁹ m). És un camí que ens apropa a la Terra, gairebé en línia recta, fins a deixar-nos a una distància de 1.600 anys-llum. En relació al centre i al pla galàctic, passem de l’hemisferi nord de l’halo galàctic a situar-nos gairebé en el pla galàctic. En fer aquest trajecte hem seguit una línia oblíqua respecte del Centre Galàctic, del qual ens hem allunyat uns 4.400 anys-llum, fins a arribar a una alçada de 25.400. Així doncs, des de l’M6 som uns 1.600 anys-llum més aprop del centre galàctic que no pas des de la Terra. Durant part del camí, hem vist que l’objecte M6 guanyava en magnitud (des de l’M5 tenia una magnitud inicial de +10) i en diàmetre aparents, però en el darrer tram del viatge haurem tingut la sensació que l’objecte es difuminava. I és que l’M6, a diferència de l’M5, és un cúmul obert. Si l’M5 és una illa d’estels en l’espai relativament despoblat de l’halo galàctic, l’M6 és una concentració relativa d’estels dins del disc galàctic. Això fa que sigui difícil d’apreciar si ens hi apropem massa. No obstant això, l’M6 no deixa de tindre una entitat com a objecte intragalàctic. Dels objectes vistos fins ara, l’M6 és l’únic que és visible a ull nu des de la Terra. Amb una magnitud aparent de +4,2, però, cal que disposem d’uns cels nets, a poder ésser sense lluna i, particularment, sense el balafiament energètic que és la contaminació lumínica.

Una història de les observacions de l’M6

Com hem dit, des de la Terra, l’M6 és visible com un objecte de quarta magnitud. A ull nu, però, no passaria d’ésser un dels estels menors que es troben entre les constel•lacions de Sagitari i de l’Escorpí. Així doncs, Claudi Ptolomeu, que en el seu catàleg fa constar la nebulosa M7, de l’Escorpí (que veurem en el proper capítol), no sembla indicar la presència de la nebulosa M6 com a tal. Tampoc no sembla haver estat indicada com a tal en les obres dels astrònoms de l’antiga Grècia, d’Índia o de la Xina, o dels astrònoms àrabs.

Hodierna, des de la Palma de Muntichiaru, a Sicília, elaborà a mitjan segle XVII un catàleg de 40 nebuloses.

El primer catàleg en el que apareix aquesta nebulosa és el de Giovanni Battista Hodierna, publicat el 1654. Hodierna, natural de Ragusa, tenia llavors 57 anys, i era des de feia força anys l’astrònom a compte de la cort siciliana del Duc de Muntichiaru. En aquesta obra apareix un catàleg de 40 objectes fixos del cel que podien confondre’s erròniament amb cometes. L’entrada II.4 (Ha II.4) és la corresponent al nostre objecte.

L’objecte també apareix en la llista de nebulosa de Jean-Philippe de Chéseaux, presentada a l’Acadèmia Francesa de Ciències en el 1746. Chéseaux, que ignorava l’obra d’Hodierna, afirmava haver descobert aquesta nebulosa uns mesos abans. En la llista, l’objecte ocupa el primer lloc (De Ch. No. 1). S’indica que es troba “entre l’Escorpí, el Serpentari i el Sagitari”, que és una nebulosa “molt bella”. Amb el telescopi és capaç de resoldre els principals estels, i amb ells calcula amb precisió les coordenades celestes (ascensió recta de 260º52’33’’, i declinació austral de 32º01’30’’).

Si De Chéseaux ignorava l’obra d’Hodierna (realitzada, al capdavall, cent anys abans), també Nicholas Louis de Lacaille ignorava l’obra de Chéseaux, cosa més greu en tant que tots dos eren contemporanis. Lacaille va prendre nota per primera vegada de la nebulosa de l’M6 el 16 de juny del 1752, durant la seva llarga estada a terres de l’Àfrica Austral. Des d’aquest observatori, Lacaille disposava de més temps al llarg de l’any per observar una constel•lació com l’Escorpí que no pas des de França i, a més, podia observar-la més temps amb una bona inclinació respecte de l’horitzó.

En l’obra pòstuma de Laicalle, Coelum Australe Stelliferum, la nebulosa apareix en III.12 (Lac III.12), amb coordenades 17:24:00, -32:02:45. Lacaille cometa que és un “cúmul peculiar d’estels petits, disposats en tres bandes paral•leles, que formen un diamant de 20-25 minuts d’arc de diàmetre, i tacat de nebulositat”.

La nit del 23 al 24 de maig del 1764, amb el suport de l’obra citada de Lacaille, Charles Messier investiga aquest objecte, “situat entre l’arc del Sagitari i la cua de l’Escorpí)“. S’ajuda del telescopi per localitzar-lo. Observat a ull nu, anota, “aquest cúmul sembla formar una nebulosa sense estels”. Amb el llargavistes més senzill, es poden ja resoldre els estels principals de la nebulosa. El fet que es tracti d’un cúmul obert dificulta calcular-ne el diàmetre aparent. Messier discrepa de Lacaille i anota un diàmetre aparent de 15 minuts d’arc. Cap a quarts de dues de la matinada, l’objecte creua el meridià celeste, i Messier calcula les coordenades (261º10’39’’, -32º10’34’’). Val a dir, que des de la latitud de Messier, fins i tot en aquesta època de l’any i aquella hora, una part de la constel•lació de l’Escorpí és sota l’horitzó, de manera que no són les millors condicions d’observació.

En el catàleg de Bode, aquesta nebulosa apareix en el número 39, i s’indica que és “un cúmul d’estels petits”.

El 30 de juliol del 1783, William Herschel fa una observació de l’M6. Empra el telescopi de 20 peus a la mínima potència. Amb aquest instrument, compta uns 50 estels. Remarca que “conté la diversitat més gran de magnituds de cap nebulosa que recordi”. Això és força rellevant. Òbviament, tots els estels de la nebulosa M6 han de trobar-se a la mateixa distància respecte de la Terra. D’acord amb el paradigma herschelià, tots els estels tenen una magnitud absoluta més o menys comparable amb la del Sol. La diversitat de magnituds aparents entre els estels de l’M6 desmentia aquesta assumpció. Quan, a més, hom emprava un instrument més proper, apareixien més estels.

El 30 d’abril del 1786, William Herschel fa una nova observació. Anota que l’M6 “conté diverses línies que semblen dirigir-se cap a un centre, tot format un cúmul”. En l’obra del 1814, l’M6 és definida com “un cúmul d’estels de mides diverses que formen diverses línies que semblen dirigir-se al centre”.

Les observacions de Herschell tenien lloc des de l’hemisferi nord, però la constel•lació de l’Escorpí s’observa de forma més òptima, com havia fet Lacaille, des de l’hemisferi sud. És el cas de James Dunlop, que fa les seves observacions des de Nova Gal•les del Sud. L’M6 apareix en el catàleg de Dunlop amb el nombre 612 (Dun 612). Dunlop cataloga els seus objectes emprant com a coordenada latitudinal la distància al pol sud celeste (57º47’). De l’objecte M6 ens diu que és “un cúmul d’estels petits de magnituds diverses, amb un diàmetre de 15 minuts d’arc, i una figura irregular”. La irregularitat de la figura és característica dels cúmuls oberts en relació als cúmuls tancats (com l’M2, l’M3, l’M4 i l’M5 de les setmanes anteriors), que tenen forma globular.

John Herschel va observar l’M6 el 3 d’agost del 1834. Anàlogament a Dunlop, la latitud que anota és la distància al pol nord celeste (122º5’52’’). Herschel considera que l’M6 pertany a la “classe VIII” de nebulosa que havia elaborat William Herschel, és a dir la referida a “cúmuls d’estels grollerament escampats”. Indica que la majoria d’estels tenen magnituds de 10-11, però esmenta la presència d’un estel principal de magnitud 7, i d’un altre de magnitud 7-8. El cúmul el defineix com a “elegant, gran i discret”.

En els catàlegs de John Herschel, l’M6 apareix amb les denominacions de h3699 (catàleg del 1847) i GC 4318 (Catàleg General d’objectes nebulosos). En el catàleg general apareix amb les anotació de “cúmul, gran, irregularment rodó, poc comprimit, amb estels de magnitud 7 i 10 i inferiors”.

En els anys 1880, J. L. E. Dreyer elabora el Nou Catàleg General (NGC). L’M6 apareix en la denominació NGC 6405.

En el 1915, Philibert Jacques Melotte publica el seu catàleg d’objectes nebulosos, en el qual l’M6 rep el nombre 178.

Per Collinder, en el 1931, publicà un catàleg de “cúmuls galàctics oberts”. L’M6 hi apareix amb el número 341.

Un dels catàlegs més ambiciosos sobre cúmuls oberts és l’impulsat per Gosta Lynga, des de l’Observatori de Lund des de 1987. En aquest catàleg l’M6 apareix com a Lund 769. Un altre catàleg contemporani és l’OCL (Open Cluster Catalogue), en el qual l’M6 apareix com a OCL 1030. En les recerques de l’observatori euro-xilè, l’M6 apareix com a ESO 455-SC030.

Però cap d’aquestes denominacions no pot capturar la bellesa d’aquest objecte. Els astrònoms aficionats han batejat aquest objecte com el “Cúmul de la Papallona”.

El dibuix astronòmic sembla haver perdut pistonada amb el desenvolupament de les tècniques fotogràfiques. Però aquesta imatge de Jeremy Perez reflecteix com cap astrofotografia la forma de l’M6 i per quina raó se li dóna el nom de “Papallona”.

El Cúmul Obert de la Papallona

De forma irregular, aquest cúmul obert fa uns 12 anys-llum de diàmetre mitjà. Es tracta, doncs, d’un objecte més petit que no pas els cúmuls tancats globulars que hem vist anteriorment.

Ja hem vist com William Herschel comptava uns 50 estels en el Cúmul de la Papallona. Amb telescopis més potents se’n detecten molts més. És una densitat notable en un espai tan reduït. Al voltant del Sol, per a exemple, a 6 anys-llum a la rodona, hi ha únicament tres sistemes estel•lars registrats, la Proxima Centauri, l’estel doble Alfa Centauri i l’Estel de Barnard. És clar que en la regió galàctica en la que es troba el Cúmul de la Papallona, la densitat mitjana estelar per kiloparsec cúbic és força més elevada que en la perifèria galàctica.

La majoria dels estels més brillants del Cúmul de la Papallona són estels de tipus espectral B, la qual cosa explica la tonalitat blavosa que té el Cúmul en les astrofotografies.

Si mirem la imatge d’Ole Nielsen destaca, entre els estels blaus, un estel més brillant de tonalitat rogenca. Aquest és l’estel que John Herschel anomenava l’estel principal.

John Herschel anotava que era un estel de magnitud aparent de 7. La realitat és més complexa, ja que es tracta d’un estel variable. Pot passar de la magnitud +7 a una magnitud aparent de +5,5. Es tracta d’un canvi de lluminositat absoluta d’un factor de 4. Com a estel variable que és, té designació pròpia, BM Scorpii, que pertany al tipus espectral K.

Els cúmuls oberts contenen centenars d’estels. En els catàlegs que hem esmentat abans, apareixen fins 1100 cúmuls oberts en la Via Làctia, però deuen haver molt més que no han estat observats o no han estat identificats. La designació de “cúmul obert” té a veure amb el fet que no tenen una forma clarament definida. Situats en el pla galàctic, són sotmesos a moltes més interaccions que no pas els “cúmuls globulars”. Així doncs, els cúmuls oberts acaben per esvair-se en qüestió d’uns pocs centenars de milions d’anys.

Així doncs, els cúmuls oberts són cúmuls d’estels relativament joves. Només poden existir en galàxies en les quals encara és actiu el procés de formació de nous estels. De fet, els estels d’un mateix cúmul obert s’han format en el mateix període. La disparitat de magnituds aparents de l’M6 té a veure amb la diferència de masses inicials dels diferents estels. La nebulositat que banya l’M6 i de la qual parlaven els Herschel, es correspon a les restes de la nebulosa molecular de la qual es formaren aquests estels.

Els cúmuls oberts, doncs, neixen a partir del col•lapse d’un núvol molecular gegant. També el nostre Sol va nàixer en un cúmul obert. Els seus estels germans, els que sobreviuen, deuen estar ara escampats en un ampli radi de la nostra galàxia.