Un viatge (inter)galàctic a través del catàleg de Charles Messier – M10, un cúmul globular que creua el Pla Galàctic cada 50 milions d’anys

En les nostres anades i tornades per la galàxia, ara ens toca allunyar-nos de nou del Centre Galàctic i apropar-nos a casa nostra, a la perifèria galàctic. Solquem una llenca de l’hemisferi nord de l’halo galàctic per tal de creuar l’espai entre el cúmul globular M9 i el cúmul globular M10. En total, recorrem 3,86 kiloparsecs (12.600 anys-llum), és a dir 1,19•1020 m. És de fet, com si refessim la meitat del camí realitzat en la setmana passada. En conseqüència, ara, des de l’M10, som a 4,4 kiloparsecs del nostre Sistema Solar, i a 4,8 kiloparsecs del Centre Galàctic. També ens hem allunyat del Pla Galàctic. Navegar per l’halo galàctic, de cúmul globular en cúmul globular ens és una mica més còmoda per fer-ho a través del Pla Galàctic, de cúmul obert en cúmul obert. Quan sortíem de l’M9, podiem observar l’M10 amb una magnitud aparent de +6,8. I ara, des de l’M10, l’M9 el veiem com un objecte de magnitud aparent de +6,1. Autèntics fars galàctics, els cúmuls globulars, per l’agregació en un espai reduït de milers i milers d’estels, es veuen (amb instruments telescòpics modestos) des de punts ben allunyats de la galàxia.

L’observació de l’M10

Des de la Terra, l’M10 té una magnitud aparent de +6,4. No n’hi ha prou amb un telescopi potent per distingir-lo. També cal saber-ne la posició per distingir-lo de tots els altres objectes que poguem veure a través d’aquest telescopi. Cal que disposem de bons mapes estel·lars. Potser això explica que no fos fins a la nit del 29 al 30 de maig del 1764 que un astrònom no anota específicament l’observació d’aquest objecte. Es tractava del propi Charles Messier.

En el dietari de Messier, l’M10 és consignat com una “nebulosa sense estels”, rodona i bella (en el sentit de simètrica). No la troba en cap catàleg anterior (ni tampoc no l’han trobat els historiadors i arxivistes posteriors), ni tan sols en el complet catàleg estel·lar de Flamsteed. Messier situa la nebulosa en el cinyell del Serpentari, prop de l’estel 30 Ophiuchi. Messier compara la magnitud d’aquest objecte amb 30 Ophiuchi. Tots dos tenen una magnitud aparent similar, però mentre 30 Ophiuchi és un focus únic de llum, l’M10 té un aspecte nebulós, just com si fos un cometa sense cua. En les nits següents, Messier confirmarà que no és el cas, sinó que es tracta d’un objecte fix.

30 Ophiuchi i M10 són objectes d’una lluminositat global similar, però mentre 30 Ophiuchi és un objecte puntual, la lluminositat de l’M10 s’estén en una superfície (Messier l’estimà en 4 minuts d’arc). Aquesta és la principal limitació per observar aquesta mena d’objectes. Messier anotava que amb prou feines la podia observar amb un telescopi de 3 peus de longitud focal.

Messier observà diverses vegades l’M10 en altres ocasions. La registra en un dels seus mapes del cometa que va descobrir en el 1769. Messier tenia llavors 39 anys, i aquell cometa era el cinquè que descobria. També va fer una observació la matinada del 6 de març del 1781, que és quan estima el diàmetre aparent de l’objecte en 4 minuts d’arc. Encara que bàsicament conegut com un caçador de cometes, Messier mai no va ésser aliè a la bellesa de les nebuloses fixes, especialment aquelles, com l’M10, que descriu com a “nebulosa sense estels”. L’existència d’aquestes nebuloses demostraria l’existència de material interestel·lar, aspecte crucial en la hipòtesi sobre l’origen del Sistema Solar (i dels estels en general) que avançaria Laplace en el 1796 (i que ja havien formulat prèviament autors com Swdenborg, en el 1734, i Kant, en el 1755).

Messier va observar al llarg dels anys l’M10 i d’altres “nebuloses sense estels” amb aparells cada vegada més complexos, com durant la matinada del 10 de març del 1790.

El primer catàleg de Messier es va publicar en el 1771. En aquest catàleg l’M10 ja apareixi amb el seu número actual. Aquesta primera versió del catàleg, però, no arriba a la difusió pública. D’aquesta manera, la nit del 14 d’agost del 1774, quan Johann Elert Bode observa dos objectes nebulosos propers en la constel·lació del Serpentari, no és conscient que es corresponen a les nebuloses 10 i 12 del catàleg de Messier.

Com veiem en el mapa de la constel·lació del Serpentari, les dues nebuloses, són angularment properes, per bé que la distància angular entre 30 Ophiuchi i l’M10 és encara més reduïda, que la que hi ha entre l’M10 i l’M12. Bode les considerà un exemple de “nebulosa doble” (en realitat, doble òptica, no pas una doble física, car les dues estan separades per més de 5000 anys-llum de distància) i les registra sota un número comú (Bode 33). Bode anota curosament la distància angular de cadascuna de les dues nebuloses respecte dels estels presents en el catàleg de Flamsteed (14 Oph, 16 Oph, 19 Oph, 21 Oph i 30 Oph). Si les distàncies variaven de nit en nit, un dels dos objectes, o tots dos, podrien tractar-se de cometes en les primeres fases eruptives. No fou el cas, i per això Bode les considera “nebyloses fixes”.

En el catàleg de Koehler, les dues nebuloses apareixen separades, i la 10 de Messier entra en el número 4. Koehler dóna les coordenades eclíptiques de 10º20’ de Sagitari i 17º35’ de latitud nord.

Els qui sí tregueren profit del catàleg de Messier foren els Herschel. Així el 22 de maig del 1783, Caroline Herschel fa una exploració de tres nebuloses del catàleg de Messier, l’M10, l’M11 i l’M12, situades en la regió del Serpentari. En aquesta exploració topà amb un objecte nebulós inesperat, que va prendre com a cometa. Però, en mirar més detingudament el catàleg de Messier, l’identificà amb l’M5.

William Herschel demostrà que un bon nombre de les “nébuleuses sans étoile” de Messier són, en realitat, cúmuls estel·lars. Herschel observà l’M10 per primera vegada en el 1783, amb un telescopi de 7 peus. Amb un augment de 227 ja va poder sospitar que eren un cúmul estel·lar, i amb un augment de 460 que era realment un cúmul estel·lar. De l’M10, William Herschel diu que és un “objecte molt bell”, i que consisteix en un cúmul ben comprimit d’estels. La major part dels estels es concentren en un diàmetre aparent de 3-4 minuts d’arc, la qual cosa explica que Messier les veiés, amb els seus telescopis, com un objecte indiferenciat.

Herschel partia de la suposició que els cúmuls globulars devien tindre tots unes dimensions similars. Així doncs, s’aventura en fer comparacions entre els diferents cúmuls globulars. En fa una tipificació completa d’acord amb el grau de concentració/difusió que presenta el cúmul. L’M10 i l’M14 (un cúmul situat en l’altre extrem del cinyell del Serpentari) mostren una morfologia similar, si bé l’M10 té una magnitud aparent superior a la de l’M14. Herschel suposava que si l’M10 es trobés a una distància 1,5 vegades superior, tindria un aspecte similar a l’M14. En realitat, aquesta relació és del doble, degut al fet que l’M14 és un cúmul globular més gros que l’M10. Però Herschel anava justament pel camí correcte.

Herschel també compara l’M10 amb l’M53 (un cúmul globular situat en la constel·lació de la Cabellera de Berenice). Encara que el va tornar a observar en el 1784 i el 1791, és a partir de les observacions del 1783, que va estimar la distància de l’M10 en un ordre de 243. És a dir, situat a una distància 243 vegades superior a la distància típica dels estels d’una magnitud aparent de +1.

En el primer catàleg de John Herschel, l’M10 apareix amb el nombre 1972. En la descripció del 21 de maig del 1825, diu que és un “cúmul gran, arrodonit” L’observa el 2 de juliol del 1827, i el considera “un cúmul globular d’estels escampats”). No eren les millors condicions per veure-la. El Serpentari culminava al vespre, quan encara el cel (pensem en el Londres de l’època del solstici d’estiu) no era prou fosc i, al damunt, la lluna creixent encara que no havia creuat l’horitzó de ponent. L’interès d’aquestes observacions era prendre les coordenades, i comparar-les amb les de Messier i d’altres, per tal de veure’n possibles moviments aparents.

En millors condicions, el 15 d’abril del 1828, John Herschel observà l’M10 i l’M12. En aquesta ocasió, li sembla que l’M10 és més brillant, més grossa i menys densa que l’M12. Avaluar el diàmetre aparent d’un cúmul globular no és tasca fàcil. La densitat estel·lar cau de forma més o menys gradual. Així doncs, Herschel diferencia una part brillant, de 4 minuts d’arc de diàmetre, corresponent a les descripcions de Messier i del seu propi pare, i més enllà, amb un diàmetre de fins a 10 minuts d’arc, hi ha la zona perifèrica. John Herschel estimà les magnituds dels estels de l’M10 entre +9 i +15. Aquestes estimacions superaven les que va fer inicialment en el 1825 (quan les magnituds estel·lars les computà entre +15 i +20.

L’1 de juny del 1831, Herschel la torna a observar. Reduir l’estimació del diàmetre aparent a 6 minuts d’arc, i situa els estels en magnituds entre +10 i +15. Remarca que, malgrat tot, l’M10 no presenta, a diferència d’altres cúmuls globulars, d’un nucli d’alta densitat.

En el catàleg d’Smyth, l’M10 apareix en l’entrada 595. Smyth el va observar pels volts del juliol del 1835. Ens diu que l’objecte té “una coloració blanca lúcida, un xic atenuada en el marge, i que s’amuntega fins a fondre’s en el centre”.

L’M10 en observacions posteriors de John Herschel apareix també en l’entrada 3659. El 15 de juliol del 1835 la tornà a observar amb més resolució. El cos central tindria un diàmetre de 5 minuts d’arc, però l’àrea difusa arribaria fins als 12 minuts d’arc de diàmetre. En el Catàleg General de John Herschel apareix amb el nombre 4256, mentre que en el Nou Catàleg General de Dreyer entra com a 6254.

En les imatges de Lord Ross es remarca que els estels més brillants segueixen una disposició espiral.

L’M10 en xifres

Imatges actuals, com la de l’astrofotògraf Hunter Wilson, permeten fer-se una idea de les dimensions de l’M10. Una bona anàlisi de les imatges diferenciarà els estels de l’M10, dels altres que s’hi interposen. Així doncs, el diàmetre aparent global és de 20 minuts d’arc, si bé la majoria d’estels en concentren en un diàmetre central de 4 minuts d’arc.

Amb aquesta dada, però, seria molt aventurat dir res més. Les assumpcions de William Herschel sobre l’homogeneïtat dels estels d’un cúmul globular no es compleixen. Hi ha estels de diverses magnituds dins d’un mateix cúmul globular, i cada cúmul globular pot presentar grans diferències en nombre i distribució d’estels. Afortunadament, l’existència d’estels variables de tipus definits, permet emprar-los com a “candeles de referència”. En l’M10 hi ha quatre estels variables i, si atenem a les seves característiques de magnitud aparent, podem suposar que es troben a una distància de 14.300 anys-llum. Ara sí, amb aquestes dades, podem estimar que el diàmetre de l’M10 és de 83 anys-llum.

La major part del material, però, es concentra en la regió central, que fa uns 35 anys-llum de diàmetre. En aquesta imatge del Hubble ens podem fer una idea del seu aspecte:

Dins dels cúmuls globulars, l’M10 pertany a la classe VII de Shapley-Sawyer, que es correspon a la situació intermitja entre el “cúmul concentrat” i el “cúmul difús”. Els cúmuls globulars són poblacions d’estels de les primeres etapes de l’evolució galàctica que foren expel·lits del pla galàctic cap a l’halo. Aquests cúmuls globular es troben en òrbita al voltant del Centre Galàctic. L’M10 deu completar aquesta òrbita en uns 140 milions d’anys. En dues ocasions durant aquesta òrbita, l’M10 creua el pla galàctic. El nivell d’agregació estel·lar d’un cúmul globular és prou elevada com per mantindre’n la integritat durant aquests creuaments, encara que és inevitable que hi hagi una pèrdua de concentració i que els estels més exteriors “s’hi quedin”.

Arxivat a Ciència i Tecnologia
One comment on “Un viatge (inter)galàctic a través del catàleg de Charles Messier – M10, un cúmul globular que creua el Pla Galàctic cada 50 milions d’anys
  1. Oriol López ha dit:

    Continuem el viatge per la immensitat.

Els comentaris estan tancats.

%d bloggers like this: