Un viatge (inter)galàctic a través del catàleg de Charles Messier – M13, el Gran Cúmul Globular d’Hèrcules

No insistirem mai prou en dir que el nostre viatge és un viatge metafísic (o astral, per servir la terminologia new age). En una setmana creuem milers d’anys-llum, cosa que no és físicament possible, si més no simultàniament per nosaltres que ens movem i per vosaltres que resteu a la Terra. Tanmateix, és forçat que el nostre viatge es faci en un curs breu de temps, que fem servir velocitats taquiòniques. Els nostres sistemes de navegació tenen registrades les posicions dels objectes en termes d’ascensió recta, declinació i distància. També en això hem de fer entrar en l’equació de la qüestió de la màgia, ja que si bé l’ascensió recta i la declinació són determinables amb una certa precisió, la qüestió de la distància la deixem pel broc gros, amb potser 2 o 3 xifres significatives. Se suposa que l’instrumental ens permet corregir la trajectòria a mesura que la incertesa de la distància es redueix. Després veurem per què hem dit tot això ara que viatgem des del cúmul globular M12 al cúmul globular M13. Anem des d’un cúmul globular més o menys mediocre a un Gran Cúmul Globular. En total, hem de cobrir una distància de 16.000 anys-llum, és a dir 4.900 parsecs (1,5•1020 m). Des de la Terra, veieu com el nostre senyal es desplaça des de la constel·lació del Serpentari a la d’Hèrcules. Alhora, la nostra distància a la Terra augmenta en 9.000 anys-llum. Respecte al Centre Galàctic, passem de trobar-nos a una alçada de 15.500 anys-llum a una de 29.000 anys-llum. El nostre viatge de l’M12 a l’M13 és un viatge que ens endinsa en les fondàries de l’hemisferi nord de l’halo de la Via Làctia. Situats a una alçada respecte del Pla Galàctic de 16.000 anys-llum, des de l’M13 contemplem una àmplia llenca de la cara nord de la nostra galàxia.

Des de Halley fins els nostres dies

La magnitud global aparent de l’M13 és de +5,8 vist des de la Terra. Se situa massa en el llindar humà perquè sigui identificable a ull nu. No sembla que hi hagi cap registre d’aquest objecte previ a les observacions fetes per Edmond Halley en el 1714. Tenia llavors el gran astrònom 58 anys, i ja era carregat de prestigi i de guardons, però això no impedia que continués fent notables aportacions a l’astronomia.

El catàleg de nebuloses de Halley, presentat en el 1716 en la revista Philosophical Transactions (n. 347, p. 390), inclou únicament sis objectes. El que fa 6, l’últim de la llista, és aquest M13. Halley s’hi va fixar mentre observava la constel•lació d’Hèrcules en 1714. Li va cridar l’atenció l’aspecte comatós de l’objecte. En certa forma fou, com tantes altres, una descoberta deguda a l’atzar. L’atzar, però, com diria un quart de mil•lenni després Louis Pasteur, únicament afavoreix els esperits preparats.

constel·lació d'Hèrcules

Després de determinar que era un objecte de posició fixa entre els estels fixos, Halley el va incloure en la llista d’estels nebulosos. Concretament, la “nebulosa 6 de Halley” se situa en el costat esquerra de la figura de l’heroi-déu, gairebé en la línia recta que uneix els estels Zeta Herculis i Eta Herculis, un xic més aprop de Zeta que no d’Eta. Halley va donar unes coordenades eclíptiques de 26º30’ de l’Escorpí i de 57º de declinació.

Com passa amb altres objectes, una vegada coneguda la posició, és possible veure’l a ull nu, sempre que el cel sigui serè i sense lluna. Però llavors, a ull nu, no sembla més que un feble estel, i no és possible percebre’n el caràcter nebulós.

La intenció de Halley amb el seu catàleg (com el d’alguns predecessors seus, com Hodierna) fou el de cridar l’atenció sobre aquests objectes. La llista de Halley fou una de les inspiracions que menà Jean-Phillipe Loys de Chéseaux, prop de 30 anys després, quan ja feia 4 de la mort de Halley, a elaborar una llista pròpia més àmplia de nebuloses. De Chéseaux incloïa en la llista vuit nebuloses que no havia trobat en catàlegs anteriors, però la majoria eren referides a treballs anteriors. La “nebulosa 6 de Halley” apareix en el catàleg de De Chéseaux en el n. 21. El propi De Chéseaux, però, no havia estat capaç d’observar aquesta nebulosa. És probable que ho fes, però que hi passés per alt l’objecte, confonent-lo amb un estel feble. El cas és que quan tramet la llista a l’Acadèmia Francesa de Ciències, en el n. 21 fa el següent comentari:

N. 21. […] No he trobat la [nebulosa] d’Hèrcules que va descobrir el senyor Halley. Desitjo fortament que els astrònoms de París els plagui d’indicar-me’n el lloc.

Pel que fa a Charles Messier la primera anotació que fa de l’objecte és de la nit de l’1 al 2 de juny del 1764. Messier, aquella nit, desconeixia que l’objecte aparegués en el catàleg de Halley i ja no diguem en el de De Chéseaux. Per tant, ell pot dir que:

En la nit de l’1 al 2 de juny del 1764, vaig descobrir una nebulosa en el cinyell d’Hèrcules, de la qual sóc del cert que no conté cap estel.

Aquest comentari el fa després d’haver examinat l’objecte amb un telescopi newtonià de 4 peus i mig de longitud focal (amb un augment de x60). A través d’aquest telescopi, veu una nebulosa “rodona, bella i brillant”, amb “un centre més brillant que les vores”. A través d’un telescopi refractor d’un peu de longitud focal, determina que l’objecte té un diàmetre aparent de 3 minuts d’arc.

Aquella nit sense lluna, marcada per la presència de Mart en l’Escorpí, la constel·lació d’Hèrcules culminava un poc passada la mitjanit. Emprant com a referència la culminació d’Epsilon Herculis (l’estel inferior del costat dret d’Hèrcules), Messier va calcular les coordenades de l’M13: ascensió recta de 248º18’48’’ i una declinació nord de 36º54’44’’.

A banda d’aquestes coordenades, Messier dóna més senyes per facilitar-ne la localització. Calcula en 2º la distància angular respecte Eta Herculis. També assenyala la presència de dos estels més propers angularment, però de magnituds força inferiors (+9), un situat al nord de la nebulosa, i l’altra al sud.

El 9 de setembre del 1774, Johann Elert Bode observa l’M13 amb un telescopi de 7 peus. La nebulosa la inclourà en el seu catàleg (amb el n. 30). Sense tindre a mà les descripcions precises de Halley i de Messier, la troba entre Eta Herculis i Zeta Herculis. Bode la descriu com “una taca nebulosa rodona i força vívida”, amb un nucli brillant en el centre. Calcula les distàncies entre els dos estels de magnitud +9 que havia assenyalat Messier en, respectivament, 17,25 minuts d’arc i 16,75. També calcula les distàncies angulars respecte d’altres estels: Zeta Herculis (4º59’), Eta (2º29’, Messier havia estimat aproximadament 2º), Pi (6º43’) i d Herculis (4º57’). Bode fa tots aquests càlculs sense haver llegit amb detenció l’article de Halley (publicat feia gairebé feia 60 anys). Quan després ho fa, arriba a la conclusió que la nebulosa observada a Hèrcules és la Sisena de Halley (i la Tretzena de Messier).

Si mirem, però, les dades angulars calculades per Messier i per Bode, veiem una discrepància amb Halley. Halley ens havia dit que l’M13 era a mig camí d’Eta Herculis i Zeta Herculis, però més a prop de Zeta que d’Eta. En canvi, tant Messier com Bode, diuen que Eta Herculis és l’estel principal més proper a l’M13. Bode és conscient d’aquesta discrepància, però l’atribueix a “un error tipogràfic en l’article de Halley, o una estimació inacurada de la posició de longitud i latitud”.

Johann Gottfried Koehler inclou l’M13 en el seu catàleg, en l’entrada n.18.

La primera observació de l’M13 per part de William Herschel es va fer el 22 d’agost del 1779,

En el 1779, en elaborar una sèrie de mapes sobre la posició d’un cometa d’aquell any, Messier dibuixa l’M13 en la posició descrita. Les matinades del 5 i del 30 de gener del 1781, Messier fa noves observacions de l’M13, encarades a completar noves edicions del seu catàleg.

El 29 d’octubre del 1782, en el cel vespertí, Caroline Herschel observa dues nebuloses del catàleg de Messier, l’M13 d’Hèrcules (a ponent) i l’M37 del Cotxer (a llevant).

En el 1783, William Herschel observa l’M13 amb un telescopi de 7 peus. En aplicar un augment de x227, ja ens pot dir, a diferència dels seus predecessors, que l’M13 no és pas una “nebulosa sense estels” o una “taca nebulosa”, sinó que és “un bellíssim cúmul d’estels”.

El 16 de maig del 1787, William Herschel enfoca l’M13 a través del seu telescopi de 20 peus. Ens diu que és un cúmul extraordinàriament comprimit en el centre i molt ric. Aquest centre tindria un diàmetre aparent de 2-2,5’, i una forma rodona. Comptant els estels més irregularment dispersos de la perifèria, el diàmetre aparent és de 8-9 minuts d’arc.

En el 1799 l’observa amb l’ajut d’un instrument de 7 peus (que li serveix per localitzar-lo) i amb uns de 10 i de 20 peus, que li serveix per fer observacions més detingudes. Als 60 anys, Herschel conserva una vista notable. A ull nu, ja pot veure l’objecte, situat entre Zeta i Eta Herculis. Amb el telescopi de 10 peus, amb una obertura de 4 polsades, encara observa l’objecte com una “nebulosa sense estels”, però amb 9 polsades d’obertura ja l’observa com a cúmul estel•lar.

A partir de les observacions del 1799 i del 1805 (on torna a observar-lo a ull nu), particular a través del telescopi de 10 peus, calcula la distància estimada de l’M13, valorant-la en un ordre de 243. És a dir, que l’objecte es trobaria a 243 vegades més distància que un estel de primera magnitud, bo i suposant (i això és molt suposar) que tots els estels tenen una magnitud absoluta similar.

En el primer catàleg de John Herschel, del 1833, l’M13 aparix en l’entrada 1968. John Herschel l’observà el 24 d’abril del 1827, moment en el que determina la posició (ascensió recta de 16h35m35,1s, i distància angular al pol nord de 53º12’57’’). Ens diu que és un cúmul molt ric, de figura irregular, molt gran, molt més brillant cap al centre. Estima que el nombre d’estels de l’M13 es compta per milers, i que hi ha de magnitud diverses (de +10 a +15). A diferència d’altres cúmuls globulars, en aquest cas el centre no arriba a fondre’s òpticament en un nucli. Fins i tot, John Herschel parla d’una perifèria marcada per branques curvilinials, que li donarien a l’objecte un aspecte pilós. En una observació prèvia, del 9 de maig del 1826, havia indicat que la forma de l’M13 era “irregularment rodona, amb estels escampats en masses i línies fragmentades”. De totes formes, això no impedia que John Herschel reconegués que era un “cúmul globular”, si bé no gaire dens en el centre.

William Henry Smyth va observar l’M13 diverses vegades, pels volts de l’agost del 1836. El defineix com una “bola d’estels”. Coincideix amb John Pringle Nichol quant a la bellesa difícilment expressable de l’objecte en un dibuix.

El Catàleg General de John Herschel, situa l’M13 en l’entrada 4230. En aquest catàleg, Herchel avalua les magnitud aparents dels estels entre +11 i +20.

En el 1866, William Huggins va publicar en la mateixa revista que Halley (les Philosophical Transactions de la Royal Society de Londres) un article sobre observacions dels espectres de diferents nebuloses, entre elles l’M13. A partir del nucli, és capaç de detectar un espectre continu (si més no fins a la banda del taronja), i detecta diferents línees d’absorció.

En el Nou Catàleg General de John Dreyer, l’M13 apareix com a NGC 6205. En aquesta obra recull els dibuixos realitzats per John Herschel, lord Rosse i Winlock i Trouvelot.

Fou la munió d’astrònoms aficionats que sorgiren arran de la “segona revolució òptica” de la segona meitat del segle XIX, la que popularitzà la descripció de l’M13 com la del Gran Cúmul Globular d’Hèrcules, i com un dels objectes favorits.

El missatge d’Arecibo

Potser aquesta fou una de les raons per les quals l’M13 fou triat com a destí del “missatge d’Arecibo”. Qualsevol que intercepti aquest missatge es trobarà, si ho interpreta com un senyal binari amb aquesta cadena:

00000010101010000000000001010000010100000001001000100010001001011001010101010101010100100100000000000000000000000000000000000001100000000000000000001101000000000000000000011010000000000000000001010100000000000000000011111000000000000000000000000000000001100001110001100001100010000000000000110010000110100011000110000110101111101111101111101111100000000000000000000000000100000000000000000100000000000000000000000000001000000000000000001111110000000000000111110000000000000000000000011000011000011100011000100000001000000000100001101000011000111001101011111011111011111011111000000000000000000000000001000000110000000001000000000001100000000000000010000011000000000011111100000110000001111100000000001100000000000001000000001000000001000001000000110000000100000001100001100000010000000000110001000011000000000000000110011000000000000011000100001100000000011000011000000100000001000000100000000100000100000001100000000100010000000011000000001000100000000010000000100000100000001000000010000000100000000000011000000000110000000011000000000100011101011000000000001000000010000000000000010000011111000000000000100001011101001011011000000100111001001111111011100001110000011011100000000010100000111011001000000101000001111110010000001010000011000000100000110110000000000000000000000000000000000011100000100000000000000111010100010101010101001110000000001010101000000000000000010100000000000000111110000000000000000111111111000000000000111000000011100000000011000000000001100000001101000000000101100000110011000000011001100001000101000001010001000010001001000100100010000000010001010001000000000000100001000010000000000001000000000100000000000000100101000000000001111001111101001111000

Què coi vol dir aquest garbuix? En total, tenim 1679 digits binaris. 1679 és un nombre semiprimer, que té com a divisors l’1, el 23, el 73 i el 1679. Si disposem el senyal en una matriu 23×73, pintem en negre tots els zeros, i amb els uns els colorem seguint un patró més o menys arbitrari ens trobem amb aquest missatge:

Missatge d'Arecibo

El missatge conté, decodificat d’aquesta manera, els nombres de l’1 al 10 [blanc], els nombres atòmics dels elements H, C, N, O i P [lila], les fòrmules dels monosacàrids i bases nitrogenades que apareixen en els nucleòtids [verd], el nombre de nucleòtids de l’ADN [blanc] i un dibuix de la doble hèlix de l’ADN [blau]; un dibuix d’un home [vermell], complementat amb dades sobre l’altura mitjana de l’home [blau] i el nombre d’habitants de la Terra en el 1974 (uns 4.000 milions) [blanc]; un gràfic del Sistema Solar, que inclou Plutó com a planeta [groc]; un gràfic del radiotelescopi d’Arecibo [violat] i de les dimensions de l’antena transmisora [blau, blanc]

Contextualitzem una mica el “missatge d’Arecibo”. És una emissió de ràdiosenyals produïda el 16 de novembre del 1974, amb motiu de la inauguració del radiotelescopi d’Arecibo (Puerto Rico), que havia estat profundament remodelat. La transmissió es va fer a una freqüència de 2,38•1012 Hz, amb una potència de 106 W. Els 1 i els 0 consistien en canvis en la freqüència a una taxa de 10 bits per segon, de forma que el missatge total abast 167,9 segons (no arriba a 3 minuts).

No és el moment ni el lloc, ara que ja hem arribat a l’M13 de jutjar la intel·ligibilitat del missatge. Cal haver-lo captat sencerament per poder arribar a la conclusió que són 1679 bits (i no, 1678 o 1680). També cal encertar la matriu (23×73 i no 73×23). Val a dir, que amb la matriu 23×73, hom pot veure ja que la distribució d’1 i de 0 no és aleatòria. La interpretació dels dibuixos és enormement complexa, començant per la mateixa noció del grafisme digital, propi d’una era de recursos gràfics digitals limitats.

El que ens pertoca ara és dir com s’ha rebut (o, més aviat, es rebrà) el missatge d’Arecibo a l’M13. Hi ha aixafaguitarres que diuen que el missatge d’Arecibo podria no arribar mai a l’M13. En viatjar a la velocitat de la llum, el missatge d’Arecibo triga 25.000 anys en fer 25.000 anys-llum. La pena és que l’M13 es mou en relació al Centre Galàctic (com ho fa també el Sol), i que en 25.000 anys la posició relativa de l’M13 en termes d’ascensió recta i de declinació haurà canviat un xic. A 25.000 anys-llum de distància, un canvi d’1 minut d’arc equival a 7 anys-llum de desviació. Això pot semblar molt en termes d’un sistema estel·lar corrent, però l’M13 té un diàmetre de 168 anys-llum. És possible que el missatge d’Arecibo no arribi al rovell de l’ou de l’M13, però és exagerat dir que hi passarà de llarg perquè l’M13 s’hagi mogut. 25.000 anys són molts anys en termes humans (i, ja no diguem, de “civilització humana avançada”), però no són pas tants en la trajectòria d’un cúmul globular, que es mou lentament per la immensitat de l’halo galàctic.

Potser ben mirat, Frank Drake i Carl Sagan no anaven tant fora d’osca en triar l’M13. Triar un estel puntual o un sistema estel·lar de dos o tres estels, hauria afegit molt més risc d’haver de computar moviments propis no tan fàcilment predictibles. L’M13, a més, és un ensems de 300.000 estels. Encara que és cert que, en ésser estels de baixa metal·licitat (amb un contingut baix d’elements més pesants que l’heli) hi ha menys facilitat per a la formació de planetes, no és tan descabellat pensar que és un bon ambient per al desenvolupament d’una civilització tecnològica interestel·lar. Els viatges interestel·lars en l’M13 són més fàcils que no pas en el veïnat còsmic del Sol. En l’M13, com en la cançó de Lluís Llach, cada estel veu de ben a prop els seus veïns. Si mai sorgeix una civilització capaç de fer viatges interplanetaris, no li costaria gaire de passar a colonitzar tot l’M13. A més, els estels de l’M13 són vells, amb la qual cosa hi ha hagut força més temps perquè un fet improbable (l’aparició d’una civilització) s’esdevingui.

Qui sap si en altres civilitzacions del pla galàctic, no hi ha hagut Drakes i Sagans que han pensat el mateix? Potser l’M13 rep missatges cada dia (o cada milió d’anys, més aviat). És clar que, amb la paradoxa de Fermi a la mà, ens decantem per pensar que tan fàcil és que sorgeixi una civilització com que seguidament (en termes de mil·lennis) sigui (auto)destruïda.

L’M13 en xifres

Fa estona que transitem per l’M13 i no detectem cap indicis d’una civilització interestel•lar. És clar que tot hom mirem amb els nostres ulls provincians de la Terra, cercant obres faraòniques, com si desconeguessim que el faraonisme és ineficient i que l’slow, gairebé sempre, és més efectiu que el fast.

300.000 estels encabits en una circumferència aproximada de 84 anys-llum de radi és una densitat notable.

Centre de l'M13

La regió central de l’M13, vista pel Hubble

4 estels per parsec cúbic! I això és la densitat mitjana. En el centre, la densitat és compta en dues o tres xifres!

M13-Michael Richman

L’M13, fotografiat per Michael Richmann. En la imatge veiem els dos estels acompanyants que havia descrit Charles Messier, i que no tenen cap relació física amb l’M13 (simplement s’interposen en el camp de visió). Determinar quins estels de la perifèria de l’M13 formen realment part del cúmul, i no són uns altres estels interposats, no és tasca fàcil, però es pot fer a través de la comparació entre fotografies preses al llarg de les dècades, com fa Ray Zhou. En total, el diàmetre aparent de l’M13, segons aquesta mena d’estudis, ha estat determinat en 23 minuts d’arc

L’estel més brillant del cúmul M13 és V11, un estel variable que arriba a una magnitud aparent de +11,95.

Es calcula que l’M13 té una antiguitat de 12.000 milions d’anys. La massa global de l’M13 se situa en 1036 kg. Encara hi ha moltes qüestions per respondre quant a la dinàmica dels cúmuls globulars. Nosaltres no podem respondre a aquestes qüestions. Visitem l’M13 en un estadi de la seva evolució, en un moment concret de la seva òrbita al voltant del centre galàctic. Constatem, això sí, que és un exemple de cúmul globular més concentrat que difús (en l’escala 1-12 de Shapley-Sawyer, es troba en la classe 5). Ens recorda molt a l’M3 (de classe 6 pel que fa a concentració), però hi ha diferències en la composició estel·lar. Per exemple, la freqüència d’estels de color blau en la perifèria del cúmul és tres vegades inferior en l’M13 en relació a l’M3 (Ferraro et al., 1997). Cada cúmul globular té les seves coses, podríem dir. Però llavors la concentració/difusió com a criteri principal de classificació dels cúmuls globular (a banda del diàmetre o del nombre d’estels, o de l’antiguitat, o de la metal·licitat) és insuficient per capir tota la complexitat dels cúmuls globulars.

Arxivat a Ciència i Tecnologia
2 comments on “Un viatge (inter)galàctic a través del catàleg de Charles Messier – M13, el Gran Cúmul Globular d’Hèrcules
  1. Oriol López ha dit:

    Si hi ha inscripcions de civilitzacions terrestres antigues que encara no hem pogut desxifrar, a mi també em sembla bastant difícil que una hipotètica civilització llunyana a qui arribés el missatge d’Arecibo caigués en els detalls, que a nosaltres ara ens poden semblar obvis, necessaris per desxifrar-lo.

Els comentaris estan tancats.

%d bloggers like this: