Un viatge (inter)galàctic a través del catàleg de Charles Messier – M12, un cúmul tancat, un xic obert

Deixem enrera l’M11, el Cúmuls dels Ànecs Salvatges per viatjar cap a l’M12. Si l’M11 és un cúmul obert que sembla tancat degut a la seva densitat, l’M12 és un cúmul tancat (globular) que, com a conseqüència de pertorbacions gravitatòria, té un aspecte desendreçat. Però exagerem una mica en la superposició entre les dues categories de cúmul estel·lar obert (irregular) i tancat (globular). Els cúmuls oberts són cúmuls joves, situats en el Pla Galàctic, mentre que els cúmuls tancats són el resultat de l’ejecció en temps pretèrits dels primers estels de la galàxia cap a l’Halo Galàctic. Així doncs, en passar de l’M11 a l’M12 haurem de fer, de nou, un llarg viatge. Haurem de recórrer, ni més ni menys que 11.000 anys-llum, uns 3,4 kiloparsecs (=1,1•1020 metres). Els nostres lectors de la Terra detectaran com el nostre senyal viatja de la constel·lació de l’Escut (o d’Antinoos) a la del Serpentari. El caràcter oblicu del nostre moviment fa que, en 11.000 anys-llum de viatge, no arribem a allunyar-nos més 10.000 anys-llum de la Terra (fins a situar-nos a 16.000 anys-llum). Des d’una perspectiva galàctica, en 11.000 anys-llum de viatge, ens hem apropat al Centre Galàctic en només 7.000 anys-llum. Ens hem endinsat en l’hemisferi nord de l’halo galàctic, i ara ens trobem aproximadament sobre la vertical del Centre Galàctic.

Una nebulosa descoberta per Charles Messier

L’M12 pertany a la sèrie de nebuloses identificades per Charles Messier en la memorable nit del 30 al 31 de maig del 1764, i confirmades posteriorment com a nebuloses fixes.

Charles Messier situà aquesta nebulosa “entre el braç i el costat esquerra del Serpentari”, basant-se en els mapa-catàleg de Flamsteed. Amb el telescopi refractor de 3 peus de longitud focal, ens diu que és una nebulosa “que no conté cap estel, rodona, amb un diàmetre aproximat de 3 minuts d’arcs, amb llum feble, però clarament visible amb aquest instrument”. Emprant com a referència l’estel Delta Ophiuchi, Charles Messiers dóna unes coordenades de 248d42’10’’ d’ascensió recta i una declinació de 1º30’28’’.

Una representació de la constel·lació del Serpentari. L’M12 es troba en la línia imaginària que uneix Kappa Ophiuchi i Zeta Ophiuchi, que cal interpretar com el “costat esquerra” del Serpentari.

Messier, d’acord amb les seves observacions, conclou que l’M12 és “una nebulosa sense estel”. És a dir, que suposa que és material interestel•lar. També identifica a prop un estel de magnitud aparent +9, però no entra en la qüestió de si és un veí òptic, o és un estel físicament proper a aquesta estructura.

El catàleg propi que Messier es feia de nebuloses, l’ajudà en les seves tasques d’identificació comentària. Així, en el segon mapa que fa en investigar el Cometa del 1769 (el cinquè de la seva llista particular de descobertes) consigna la presència de l’M12 per evitar confusions. Messier va observar l’M12 en altres ocasions, com el 6 de març del 1781 (on es referma en el càlcul d’un diametre aparent de 3 minuts d’arc) i el 10 de març del 1790. Mai no esmenà l’indicació de “nebulosa sense estels”.

De forma independent de Messier, Johann Elert Bode va observar per primera vegada, el 14 d’agost del 1774, les dues nebuloses veïnes, M10 i M12, “una d’elles situades al sud dels estesl 14, 16, 19 i 21 Oph, prop del braç occidental, i l’altra per sota d’aquesta i en direcció a l’est, a prop de l’oest de 30 Oph”. Com ja vam dir fa dues setmanes, les dues nebuloses apareixen sota la mateixa entrada en el catàleg de Bode (el n. 32). Bode assenyala la feble llum de totes dues nebuloses, i per això tan sols en calcula la posició de forma temptativa. Com Messier, afirma que són “dues nebuloses sense estels”.

Koehler, en canvi, entra en el seu catàleg de forma separada l’M10 i l’M12. Per a l’M12 calcula unes coordenades de longitud eclíptica de 7º de Sagitari i una latitud eclíptica nord de 20º. Amb aquesta precisió, és clar, Koehler ha de dir que l’M10 i l’M10 són “just en el mateix lloc”.

Amb el catàleg de Messier a la vista, Caroline Herschel observa l’M10, l’M11 i l’M12 la nit del 22 de maig del 1783. Aquella nit va creure observar un cometa, però després va comprovar que era l’M5.

William Herschel observà l’M12 en el 1783 amb un telescopi de 10 peus. Amb un augment de 120 i una obertura de 4 polsades, ja era capaç de resoldre la nebulosa en un cúmul estel•lar. Amb 5 polsades d’obertura, individualitzava ja alguns estels, cosa que encara es confirmava millor amb 6 polsades. En el 1785 i el 1786, Herschel observà l’objecte amb un telescopi de 20 peus. Ara ja el veia com un “cúmul brillant”, avaluava el diàmetre en 7-8 minuts d’arc, si bé assenyalava que la part més comprimida es troba en un diàmetre de 2 minuts d’arc. L’ús del telescopi de 10 peus, i l’ajustament concret de l’obertura amb la qual podia resoldre el cúmul, li feia avaluar la distància (o profunditat) de l’objecte en un ordre de 186 (és a dir, a 186 vegades la distància típica d’un estel de primera magnitud).

En el catàleg de John Herschel del 1833, l’M12 apareix en l’entrada 1971. L’observació de referència d’aquest objecte la va fer el 15 d’abril del 1828. Anota que és “un cúmul globular molt ric, amb estels de magnitud de +10 a +16, amb una densificació força gradual cap al centre”. La part més densa tindria un diàmetre aparent de 3 minuts d’arc, i la perifèria és marcada per l’existència d’una mena de raigs i embrancaments. L’estel principal, situat en el centre, tindria una magnitud de +10 a +11, si bé amb el seu instrument li costava identificar estels individuals en aquest centre compactat.

Herschel classificava l’M12 entre els cúmuls globulars, si bé en l’observació del 21 de maig del 1825 havia assenyalat que té una “forma irregularment rodona”. L’1 de juny del 1833 el compara amb l’M10 i assenyala que l’M12 té “els estels més separats i en menor nombre”, per bé que el diàmetre aparent de l’M12 és superior al de l’M10.

En el catàleg de Smyth, l’M12 apareix en l’entrada 590. Smyth el va observar pels volts de l’agost del 1837, i el descriu d’aquesta manera:

Un cúmul globular ric i elegant, entre el meluc dret i el colze del Serpentari, amb un cortège d’estels brillants, i molts de diminuts dispersons. La massa es condensa enormement en el centre, amb alguns punts molt brillants.

Lord Rosse identifica una estructura feta de “branques piloses amb una disposició lleugerament espiral”.

En el Catàleg General de John Herschel, l’M12 es troba en l’entrada 4238. Diu que “és un objecte ben remarcable, un cúmul globular, molt brillant, molta gran, irregularment rodó, gradualment molt més brillant cap al centre, i amb estels de magnitud +10 i més feble.

En el Nou Catàleg General de Dreyer, l’M12 apareix en l’entrada 6218. Curtis, en l’examen fotogràfic de l’M12 avalua la part central en un diàmetre aparent de 2 minuts d’arc, i el diàmetre aparent total en 8 minuts d’arc. Curtis ssenyalava que “aparentment és quelcom menys compacte que la majoria de cúmuls globulars”.

Messier 12 en xifres

Des de la Terra, la magnitud aparent global de l’M12 és de +7,68. Pel que fa a la magnitud aparent dels estels individuals, la dels més brillants no passaria, a diferència de l’indicat per John Herschel, de +M12.

Curtis tenia raó en assenyalar que l’M12 és menys compacte que el cúmul globular típic. Això ja es pot apreciar amb imatges com aquesta de Hunter-Wilson:

A diferència del cúmul globular més habitual, en l’M12 es trenca la simetria:

I si bé la compactació del centre és considerable, aquesta imatge del Hubble amb un diàmetre de poc més de 3 minuts d’arc mostra inhomogeneïtats:

Tampoc no cal exagerar la “deformitat” de l’M12. En l’escala de Shapley-Sawyer, que va de l’1 al 12, l’M12 se situa en la classe 9. Les classes 10, 11 i 12, tenen encara un aspecte menys agregat.

Aquestes classes “altes” de cúmuls globulars es deuen fonamentalment a les pertorbacions patides al llarg de voltes i més voltes al voltant del centre galàctic. Els cúmuls globulars originaris eren molt més massius, amb un nombre d’estels més elevat, amb una forma globular encara més perfecta, i una concentració central encara més marcada. L’M12, com gairebé tots els cúmuls globulars, es format per estels amb vora 10.000 milions d’anys d’antiguitat. El contingut en elements més massius que l’heli és força més baix que en els estels de les generacions posterior (com el nostre Sol). Això també vol dir que els estels més massius que poblaven originàriament el cúmul globular fa temps que han degenerat.

En el 2006, es comunicaren els resultats d’un estudi efectuat per Guido De Marchi, Luigi Pulone i Francesco Paresce sobre l’M12. En total, a través de l’Observatori Euro-xilè, es prengueren dades de lluminositat de 16.000 estels de l’M12 a través de l’instrument FORS1. Entre aquests 16.000 estels n’hi havia fins i tot de magnitud aparents tan febles com +25. Aquesta subpoblació de 16.000 estels és tan sols una fracció del total d’estels, que deu voltar els 200.000.

De Marchi, Pulone i Paresce notaren que dels 16.000 estels, la majoria tenen unes masses estel•lars de 0,2 i 0,8 vegades la massa del nostre Sol. Això és una dada notable, ja que hom esperaria una presència més gran dels estels menys massius (<0,2 masses solars). De fet per cada estel amb 1 massa solar, n’hi hauria d’haver 4 que tinguessin 0,5 masses solars. En l’M12, la ratio és d’1:1.

Això s’explica pel drenatge secular que ha patit l’M12. Es calcula, que des de la formació d’aquest cúmul globular, ha perdut 1.000.000 d’estels. És a dir, que 5 de cada 6 estels integrants originaris han estat “reabsorbits” pel pla galàctic. Aquesta reabsorció no és pas aleatòria, sinó que afecta diferencialment més als estels de massa baixa.

Si aquesta taxa continués, hom esperaria que l’M12 seria completament dissol d’aquí a 4.500 milions d’anys. Dit d’una altra manera, a l’M12 li queda menys futur que passat.

Tots els cúmuls globulars s’assemblen. Tant, que en cada etapa que hem de visitar-ne un, es fàcil que els companys de viatge arronsin el nas i exclamin “un altre!?”. Però malgrat la similitud superficial, n’hi ha diferències notables en quantitat d’estels (de 10.000 a milions d’estels), o d’antiguitat (la majoria tenen antiguitats de 12-13 mil milions d’anys, però n’hi ha de joves de 7 mil milions d’anys). Encara no coneixen prou els mecanismes de formació d’aquests cúmuls globulars. Uns quants d’ells, potser, foren ejectats a l’espai intergalàctic. En total, es calcula que hi ha 200 que es troben en els dos hemisferis de l’halo galàctic. D’ací 4.500 milions d’anys, alguns, com l’M12 desapareixeran. La majoria duraran alguns milers de milions d’anys més. El cicle vital d’un cúmul globular és, però, limitat, i només la meitat hauran durat més de 20.000 milions d’anys.

Mirem els estels de l’M12 amb un profund respecte, mentre solquem l’interior d’aquest cúmul. Ens demanem com es poden encabir 200.000 estels, la majoria de dimensions mitjanes, en un espai de 75 anys-llum de diàmetre. Aquests estels residien en el Pla Galàctic abans de l’ejecció. La majoria dels seus companys han retornat al Pla Galàctic, i tots ho faran en un termini més breu que el de l’evolució futura del nostre Sol abans de l’estadi de gegant vermell.

Arxivat a Ciència i Tecnologia
2 comments on “Un viatge (inter)galàctic a través del catàleg de Charles Messier – M12, un cúmul tancat, un xic obert
  1. Oriol López ha dit:

    Des d’aquesta immensitat, els nostres problemes diaris semblen insignificants.

Els comentaris estan tancats.

%d bloggers like this: