Un viatge (inter)galàctic a través del catàleg de Charles Messier – M7, el Cúmul de Ptolomeu

El trajecte següent ens durà del Cúmul de la Papallona (M6) a un altre cúmul obert, a un altre bressol d’estels del pla galàctic, l’anomenat Cúmul de Ptolomeu (M7), dit d’aquesta manera perquè ja figura en el catàleg, de gairebé dos mil·lennis d’antiguitat, del famó astrònom greco-egipci. L’M7, vist des de la Terra, és un objecte més pregon, amb una magnitud aparent de +3,5 (l’M6 en té una de +4,5), amb un diàmetre aparent més gran (de 80 minuts d’arc respecte els 25 minuts d’arc de l’M6). Val a dir, que això és en part degut al fet que l’M7 és més proper al Sistema Solar que no pas l’M6 (245 parsecs respecte 491). De totes formes, l’M7 és més gran que l’M6 (20 anys-llum de radi respecte de 6). Però el que ens interessa a nosaltres ara és saltar de l’M6 a l’M7. És un salt relativament breu comparat amb el que hem fet en totes les passes anteriors. Es tracta de tan sols saltar uns 800 anys-llum (240 parsecs, 7,5•1018 m). Des de l’M6, l’M7 es veu com un agregat d’estels amb una magnitud global de +2,7. A mesura que ens apropem, el cúmul es disgrega en els estels que l’integren, fins que passen a ocupar tot el camp de la nostra visió. Llavors és quan hem entrat en aquest cúmul obert.

El Cúmul de Ptolomeu en els catàlegs astronòmics

La magnitud aparent de l’objecte que ens ocupa és de +3,3. És un objecte visible a ull nu. A més, té un diàmetre aparent global de 80 minuts d’arc. El diàmetre dels discs solar i lunar oscil·la al voltant de 30 minuts d’arc. La magnitud aparent de l’objecte es concentra, però, en un espai central, i és això és el que possibilitat que se’l vegi a ull nu. Com que la concentració no és elevada, és possible a ull nu de no confondre aquest objecte amb un estel puntual. No obstant, un observador de la constel·lació de l’Escorpí pot passar de llarg de l’objecte, bé confonent-lo amb un grup d’estels massa febles, o amb un fenomen meteorològic (sublunar). Potser això ens explica que no aparegui en tots els catàlegs de l’antiguitat.

Sí apareix en el catàleg de Claudi Ptolomeu, el famós astrònom alexandrí del segle II d.C. Concretament, aquest catàleg apareix en el marc de la “Síntaxi Matemàtica”, realitzada a partir de l’any 130 d.C. La “Síntaxi Matemàtica” ha estat considerada la “Gran Síntaxi” de Ptolomeu. No és l’única obra que ens ha quedat de Ptolomeu, ja que també disposem de la seva Geografia i d’un tractat astrològic. Si disposem d’aquestes obres és gràcies als editors, traductors i copistes que les preservaren en els llargs segles previs a l’Edat Moderna. Ptolomeu treballà amb el suport de la gran Biblioteca d’Alexandria, la qual comptava amb nombrosíssimes obres d’interès astronòmic, particularment d’aquell gran astrònom que fou Hiparc de Nicea (nascut 280 anys abans de Ptolomeu). Ptolomeu va saber compilar adequadament aquest garbuix de fons, aportar-hi coneixences pròpies i exposar-ho d’una forma magnífica. La “Sintaxi Matemàtica” fou el producte de més de 25 anys de feina. Els editors posteriors l’organitzaren en tretze llibres (1-cosmologia general; 2-moviment circadià dels cels; 3-el cicle anual del sol; 4-el cicle mensual de la lluna; 5-les distàncies relatives del Sol i de la Lluna respecte de la Terra; 6-els eclipsis solars i lunars; 7-la precessió dels equinoccis; 8-el catàleg d’estels i de constel·lacions; 9-el cicle de Mercuri; 10-els cicles de Venus i de Mart; 11-els cicles de Júpiter i de Saturn; 12-el moviment retrógrad dels planetes; 13-el canvis de latitud eclíptica dels planetes). No és estrany que l’obra rebés de vegades el títol de He Megale Syntaxis (el Tractat Gran) o He Megisti Syntaxis (el Tractat Màxim). L’obra fou rescatada pràcticament de l’oblit per Sahl ibn Bishr, que en va fer una traducció a l’àrab en el segle IX. De la paraula grega Megisti en deriva el títol àrab Al-Majisti, i d’ací la forma més habitual amb la qual es coneguda l’obra pel lector modern, Almagest. Les primeres traduccions llatines del segle XII es fan a partir de la versió àrab, però les que serviran de base a les primeres edicions impreses es fan d’acord amb l’original grec.

Tal com hem dit els llibres 7 i 8 s’ocupen dels estels fixos. El catàleg que contenen parla d’uns 1.022 estels. En el número 567 és on trobem un estel fix especial, que Ptolomeu refereix com un “cúmul nebulós que segueix l’agulló de l’Escorpí”. Com que Ptolomeu no declara sempre les seves fonts, no sabem en quines obres astronòmiques prèvies si fa esment. És força probable que fos adoptat a partir del catàleg d’Hiparc, perquè moltes de les coordenades estel·lars que dóna Ptolomeu es corresponen més aviat a l’època d’Hiparc.

Retrat idealitzat de Tiberi Claudi Ptolomeu, del segle XVII

En el 1437, el soldà Ulugh Begh va completar el catàleg Zij-i-Sultani. Era el resultat de nou anys de feina a Gurkhani Zij, l’observatori que havia fet construir a Samarkanda. Ulugh disposava d’un instrumental que Hiparc o Ptolomeu no podien haver somniat. Amb un sextant enorme de 36 metres de radi, l’equip d’Ulugh Begh podia precisar distàncies astromètriques de 3 minuts d’arc. El catàleg d’Ulugh comptava amb posicions precises de 992 estels, als quals s’afegien 27 estels dels cels australs indicats en el catàleg d’Abd al-Rahman al-Sufi (964 d.C.). El fet que Ulugh treballàs a una latitud de 39ºN i Ptolomeu ho fes a una de 31ºN, fa que hom perdi alguns estels més situats a latituds celestes entre 51ºS i 59ºS. En tot cas, l’obra d’Ulugh assenyala el començament del trànsit a l’era moderna de l’astronomia, en el qual la tecnologia pren especial protagonisme, deixant enrera la fase més artesanal de l’antiguitat.

En el catàleg d’Ulugh Beg, el Cúmul de Ptolomeu apareix assenyalat amb el número 564. És evident que Ulugh va forjar el seu catàleg a partir de l’Almagest.

En la cua de l’Escorpí trobem dos cúmuls estel·lars oberts, l’M6 i l’M7. L’M7, més brillant, hauria de ser el descrit per Ptolomeu en el n. 567 del seu catàleg estel·lar. L’M6 no apareix en el catàleg, encara que també és visible a ull nu. Alguns historiadors d’astronomia, consideren que el cúmul assenyalat per Ptolomeu podria ser l’M6.

La introducció del telescopi, però, encara tindria més efecte sobre el coneixement del Cúmul de Ptolomeu. S’ignora qui fou el primer en observar el Cúmul de Ptolomeu al telescopi. La primera referència comprovada es correspon a l’obra d’Hodierna, publicada a Palerm el 1654 i titular De Admirandis Coeli Characteribus. Hodierna empra l’ull nu i el telescopi per observar estels i planetes, de la mateixa manera que fa servir el microscopi per estudiar l’anatomia dels insectes (L’occhio della mosca). El Cúmul de Ptolomeu apareix amb el codi II.2 en l’obra citada d’Hodierna. Hodierna ens diu que és un cúmuls d’estels massa petits i massa propers com per resoldre’ls a ull nu, però amb el seu telescopi en pot arribar a comptar uns 30 estels.

Hodierna es mor l’any 1660. Encara que corresponsal amb el famós astrònom Christian Huygens, el cert és que l’obra d’Hodierna queda un xic en l’oblit. En aquell any, Edmond Halley tenia 4 anys. Fill d’un ric fabricant de sabó de Londres, el jove Edmond Halley va tindre via lliure per dedicar-se a la seva passió per les matemàtiques, l’astronomia i les ciències naturals. Graduat a Oxford, el 1676, aquell any marxà a l’illa de Santa Helena. Aquesta illa en el mig de l’Atlàntic es troba a una latitud de 15ºS, des de la qual, en principi, hom pot veure gairebé, en un moment o altre de l’any, tota l’esfera celeste. Això és, cal dir-ho, en principi, car les condicions atmosfèriques no són sempre gaire favorables. No obstant, Halley, quan no podia dedicar-se a observar al cel estel·lat, emprenia observacions geològiques i meteorològiques. Halley disposà a Santa Helena d’un telescopi aeri.

Els telescopis aeris són uns telescopis refractors, en el qual l’objectiu i l’ocular són separats físicament. Introduïts en la ciència astronòmica pels germans Huygens, gaudiren de gran difusió en el segle XVII.

Halley retornà de la seva estada a Santa Helena el 1678. Com a resultat de les seves observacions, publicà un Catalogus Stellarum Australium que contenia 341 estels de l’hemisferi austral. En el número 29 veiem l’entrada corresponent al Cúmul de Ptolomeu, on es llegeix “estel nebulós a una longitud de 264º00 i a una latitud de -13º25’05’’” (expressat en coordenades eclíptiques).

William Derham, nascut el 1657, rector anglicà d’Upminster, Essex, és conegut pels seus esforços per compaginar les ciències naturals i la teologia. La principal aportació científica fou la mesura amb certa precisió de la velocitat del so. Per això va emprar el telescopi de 16 peus d’obertura que tenia instal·lat dalt de la torre de l’església de Sant Llorenç. Havia tramès a un cim proper a un seu ajudant amb una pistola i amb un rellotge. Els dos homes eren coordinats. Derham el seguia amb el telescopi. En arribar l’hora, minut i segon acordat, l’ajudant disparà, mentre Derham l’observava. Així Derham computà el temps entre que fumejava la pistola de l’ajudant i el moment que sentí el so del tret. Mitjançant triangulació coneixia la distància al punt del tret, i així va poder calcular la velocitat del so, dada que Newton en una seva obra. El mateix Derham col·loca aquesta data a Physico-Teology (1713). En el 1714 publica Astro-Teology que, com l’anterior, conté més informació científica que no pas teològica. En el 1733, va publicar un apèndix a aquesta obra, en el qual assenyala diverses nebuloses, algunes de les quals Derham havia descobert de forma independent. En aquesta llista, en el n. 16, apareix el Cúmul de Ptolomeu, assenyalat com un “estel nebulós” o “nebulosa”, situat “entre la cua de l’Escorpí i l’arc del Sagitari, a una longitud de 14º32’00’’ de l’Escorpí i a una latitud d’11º25’00’’ S”.

Ideològicament, Pierre Louis Maupertuis, nascut el 1698, era a les antípodes de Derham i dels astres teòlegs naturals. Allà on Derham veia els signes d’un creador benèfic, Maupertuis no veia ni saviesa ni bondat. Maupertuis també és conegut pel “principi d’acció mínima”, segons la qual en tots els fenòmens naturals es tendeix a minimitzar l’acció. Cap el 1740, Maupertuis publicà un catàleg de nebuloses, entre elles el Cúmul de Ptolomeu.

Més o menys en la mateixa època, en el 1737, es publica a Verona l’obra pòstuma de Francesco Bianchini (1662-1729) titulada Observationes Selectae. Entre les llàmines apareix retratat el Cúmul de Ptolomeu entre l’arc letal de Sagitari i el no pas menys letal agulló de l’Escorpí.

Jean-Philippe Loys de Chéseaux, com hem dit en altres capítols, presentà una llista de nebuloses a l’Académie Française des Sciences en el 1746. En aquest catàleg, de Chéseaux s’atribueix la descoberta de vuit dels objectes de la llista. El Cúmul de Ptolomeu apareix en el n. 10, a continuació del n. 9. La n. 9 de Chéseaux no forma part, curiosament, del catàleg de Messier. Aquesta n. 9 és coneguda ara com NGC 6231, és un cúmul obert, i es troba en la constel·lació de l’Escorpí. Hodierna i Halley havien assenyalat tant la n. 9 de Chéseaux com la n. 10. Però de Chéseaux es limita a dir que aquests dos objectes (el n. 9 i el n. 10) havien estat catalogats per Derham i Maupertuis.

Lacaille anota l’observació del Cúmul de Ptolomeu en la nit del 15 de juny del 1752. Ens diu que és “un grup de 15 o 20 estels molt propers els uns dels altres, en forma de quadrat”. No havíem avançat, doncs, gaire en 100 anys d’observacions d’Hodierna ençà.

Messier observa el Cúmul de Ptolomeu la nit del 23 de maig del 1764. Ens diu que és “un cúmul estel•lar, més considerable que l’anterior [és a dir, que l’M6]”. Totes dues nebuloses, l’M6 i l’M7, són situades “entre l’arc del Sagitari i la cua de l’Escorpí”. Afegeix que “a ull nu, aquest cúmul [l’M7] sembla una nebulositat”. Quan l’observa amb el telescopi refractor, “la nebulositat desapareix i hom no percep res més que un cúmul de petits estels, entre els quals n’hi ha un que té més llum”. Pel que fa a la dimensió aparent de l’objecte, Messier anota que fa uns 30 minuts d’arc. Per tal de calcular-ne les coordenades precises, Messier l’observa de matinada, quan l’Escorpí creua el meridià, i compara la posició amb l’estel Epsilon Sagittarii (Kaus Australis, l’estel inferior de l’arc del Sagitari). Messier no és conscient en aquell moment que l’objecte ja apareix en l’Almagest, en el catàleg d’Ulegh Beg o en l’obra d’Hodierna. De fet, es limita a dir que “Lacaille l’a”, és a dir que Lacaille l’inclou en el seu catàleg del cel austral.

Messier calculà la posició de l’M7 en relació a l’estel Kaus Australis. En aquella època no s’havien establert les “fronteres” entre constel•lacions, de forma que l’M7 (la nebulosa més gran i propera a Kaus Australis) tant pot ésser considerada un objecte del Sagitari com de l’Escorpí. Segons la mitologia, el Sagitari i l’Escorpí es maten mútuament, el primer víctima de l’agulló del segon, i el segon víctima de la sageta del primer.

William Herschel observà el Cúmul de Ptolomeu el 30 de juliol del 1783. Tan sols hi ha registrada una observació telescòpica per part d’aquest grans astronòmic germano-britànic, i és la d’aquella nit. Ja hem dit que en un cel tan boreal com l’anglès, una constel·lació com la de l’Escorpí es fa cara de veure, i gairebé sempre amb unes altituds molt minses. En tot cas, Herschel anota que el cúmul és integrat per uns 20 estels.

En la Uranographia sive Astrorum Descriptio i en l’Allgmeine Beschreibung und Nachweisung der Gestirne (1801) de Johann Elert Bode apareixen catalogades 17.240 estels, un nombre més de 17 vegades superior al catàleg de Ptolomeu. Un altre catàleg de Bode és el de nebuloses. En aquest catàleg, en el n. 41, trobem el Cúmul de Ptolomeu, descrit com un “cúmul estel·lar”.

En el primer catàleg de John Herschel, el Cúmul de Ptolomeu apareix sota el n. 3710 (h3710). L’observa en l’agranatge del cel n. 592, el 29 de maig del 1835. Ens dóna la posició en termes d’ascensió recta (17º42’39,6’’) i de distància al pol nord (124º46’21’’). En la classificació del propi Herschel, el Cúmul de Ptolomeu és atribuït a la classe VIII, caracteritzada per una distribució grollera (coarse) d’estels. També ens diu que és un Cúmul prou brillant. Hi compta uns 60 estels. El de major magnitud és un estel de +7,8, i els de menor magnitud és de +12. Amb l’ampliació feta, el cúmul ocupa gairebé tot el camp de visió de l’ocular, la qual cosa indica que és un objecte d’uns 30-50 minuts d’arc de diàmetre.

John Herschel la torna a observar en l’exploració 791, del 7 de juny del 1837. En aquest cas corregeix el valor de distància al pol nord (124º45’40’’), però reitera la seva classificació com a classe VIII. Anota que és un cúmul “molt elegant i brillant; amb estels de magnituds molt grans i barrejades”.

En el catàleg general de John Herschel, l’M7 o h3710 apareix com a GC 4340. En el catàleg s’indica que és un cúmul (Cl), molt brillant (vB), ben ric (pRi), poc comprimit (lC) i que conté estels de magnitud +7 a +12 (st 7…12). En total, els dos Herschel, pare i fill, van observar aquest cúmul en tres úniques ocasions (1783, 1830 i 1837).

En el Nou Catàleg General de Dreyer, el Cúmul de Ptolomeu apareix com a NGC 6475.

El Cúmul de Ptolomeu en xifres

En la nostra galàxia espiral, la Via Làctia, es formen encara avui estels. La majoria es formen en cúmuls oberts. Podem dir que els cúmuls oberts són un bressol d’estels. Amb el temps, les interaccions gravitatòries entre estels i nebuloses els faran allunyar-se un dels altres. L’M7 és un cúmul gros i poblat perquè és un cúmul d’estels joves, amb una antiguitat de 200 milions d’anys. És cert que en 200 milions anys, els estels més massius, completen tot el seu cicle com a “centrals nuclears de fusió”, però la majoria d’estels encara es troben en plena jovenesa. La nebulositat d’aquests cúmuls és com el cordó umbilical dels mamífers nounats.

Que M7 sigui un cúmul obert i situat a una distància tan relativament propera de la Terra (uns 800 anys-llum) fa difícil de precisar-ne els límits. Els autors que hem vist anoten una amplitud aparent de 30 minuts d’arc. No obstant, les astrofotografies dels segles XX-XXI (a dalt en tenim un exemple, del 2004, obtinguda a l’observatori canari de La Palma) revelen que l’objecte és encara més gran. En total, l’amplada visual és d’uns 80 minuts d’arc (1,3º). El nombre total d’estels se situa en uns 80. L’estel més brillant, ja distingit per John Hershel, té una magnitud de +5,6.

A partir d’aquestes observacions podem fer-nos una idea de les dimensions d’aquest cúmul obert. El diàmetre mitjà és d’uns 20 anys-llum (1,9•1017 m).

Vuitanta estels encabits en aquest espai és un nombre considerable. Per fer-nos una idea, recordarem que a 10 anys-llum a la rodona del Sol, únicament hi ha descrits nou sistemes estel·lars (o vuit, si Proxima Centauri cal comptar-la amb Alpha Centauri). Amb prou feines els dotze estels d’aquests sistemes estel•lars arriba, potser amb l’excepció de Sírius A, a poder comparar-se amb cap dels 80 estels de l’M7. És interessant remarcar que, malgrat que individualment, cap dels 80 estels de l’M7 seria visible a ull nu, tots plegats, col·lectivament, arribin a una tercera magnitud en l’escala d’Hiparc i de Ptolomeu.

Des de la nostra posició al bell mig de l’M7, veiem uns cels marcats per aquesta concentració de desenes d’estels amb prou lluminositat com per estendre ombres individuals en qualsevol dels planetes que puga haver en aquest sistema.

Els estels principals de l’M7

Arxivat a Ciència i Tecnologia
One comment on “Un viatge (inter)galàctic a través del catàleg de Charles Messier – M7, el Cúmul de Ptolomeu
  1. Oriol López ha dit:

    Apassionant, aquest nou episodi del viatge per l’espai.

Els comentaris estan tancats.

%d bloggers like this: