Un viatge (inter)galàctic a través del catàleg de Charles Messier: M17, la Nebulosa de la Ferradura

L’atzar en el qual es disposa el primer catàleg de Charles Messier en l’anuari de la “Coneixença de la natura” del 1771 fa que ara haguem de viatjar d’una regió H II amb un cúmul d’estels joves a una altra regió H II amb un altre cúmul d’estels joves. Anem d’una nebulosa a una nebulosa similar. Passem d’un bressol d’estels a un altre bressol. Constatem la vitalitat d’una galàxia, la nostra, que encara fa estels. Es tracta, a més, d’un viatge força curt, de 1500 anys-llum (460 parsecs; 1,4•1019 m). La nostra maquinària taquiònica anirà una miquetona més relaxada, a una velocitat que no cal que arribi a 105 c. Per vosaltres, benvolguts lectors de la Terra, també fem un viatge minúscul en l’esfera celeste. Abandonem els límits de la Cua de la Serp i de l’Escut de Sobieski (o d’Antinous, si us estimeu més el bell donzell de Bitínia) per anar en direcció austral fins al cos del Sagitari. El component principal de la trajectòria és radial, és a dir que hem investit pràcticament els 1.500 anys-llum de trajecte per apropar-nos al Sistema Solar, al qual quedem a una distància de 4.500 anys-llum. Des de l’M16, la nebulosa M17 es veu com un objecte clarament visible a ull nu, amb una magnitud aparent de +3,2. Des de l’M17, l’M16 encara es veu amb més claredat (magnitud aparent de +2,7). Recordem que, des de la Terra, tots dos objectes no arriben a creuar la ratlla de la magnitud aparent de +6,0 i, en conseqüència, amb prou feines se’ls pot distingir a ull nu. En coordenades basades en el Centre Galàctic, aquest viatge de 1.500 anys-llum suposa un allunyament del Centre Galàctic de gairebé 1.200 anys-llum. En el marc del Pla Galàctic, que té un radi de 50.000 anys-llum, pràcticament diríem que no ens hem mogut del veïnat, instal·lats en el mateix Braç de Sagitari, del qual deriva la Branca d’Orió en la qual es troba el nostre Sistema Solar.

El coneixement de l’M17

També com l’M16, la primera referència històrica coneguda a l’M17 la devem a Phillipe Loys de Chéseaux. A partir d’observacions del 1745-46, De Chéseaux descriu aquest objecte en l’entrada n. 20 del seu catàleg. El mateix de Chéseaux es considerava descobridor d’aquest objecte, i no hi ha raons per negar-li la prioritat. En la comunicació a l’Acadèmia Francesa de Ciències, diu:

N. 20: Finalment, una altra nebulosa, que mai no ha estat observada. És d’una forma completament diferent de les altres: té perfectament la forma d’un raig, o de la cua d’un cometa, de 7 minuts d’arc de longitud i 2 minuts d’arc d’amplada; els seus costats són exactament paral·lels i força ben terminats, com ho són els dos extrems. El centre és més blanc que les vores. Les coordenades són 271º32’35’’ d’ascensió recta i 16º15’06’’ de declinació austral, amb un angle de 50º respecte del meridià

De Chéseaux va requerir diverses setmanes d’observacions per descartar prèviament que no es tractés d’un cometa, car la morfologia la tenia, no tan sols pel que fa al nucli (com les altres nebuloses fixes) sinó també pel que fa a la cua.

Messier no era conscient (no ho fou mai) del catàleg de Chéseaux la nit del 3 al 4 de juny del 1764. Així doncs, Messier s’assigna la descoberta d’aquest objecte. Set anys després, en fa la següent descripció:

La mateixa nit, vaig descobrir a poca distància del cúmul d’estels que tot just he referit [l’M16] un tren de llum de 5 a 6 minuts d’arc en extensió, en forma de fus, i gairebé de l’aspecte de la nebulosa que hi ha al cinyell de l’Andromeda [la Galàxia d’Andromeda, que visitarem en l’entrada 31, d’ací a uns mesos]; però és d’una llum molt feble, sense contindre cap estel; se’n poden veure dos a prop, només visibles al telescopi, i que se situen en paral·lel a l’equador.

Malgrat que sigui un objecte de “llum feble”, Messier indica que se’l pot observar bé amb un telescopi no gaire potent, com un refractor ordinari de 3 peus i mig de longitud focal.

Messier va tornar a observar l’M17 el 22 de març del 1781, avaluant-ne el diàmetre mitjà en 5 minuts d’arc.

Ja hem vist com ni de Chéseaux ni Messier no detecten cap estel dins de la nebulosa. Tampoc no ho fa Johann Elert Bode, que situa l’objecte (“una nebulosa”) en el seu catàleg en l’entrada 54.

El 31 de juliol del 1783, William Herschel observa amb detenció l’M17. Para atenció en la morfologia, lluny de l’arrodoniment més o menys globular de moltes nebuloses “sense estels”. Herschel, però, sospita que l’M17 conté estels o que, fins i tot, podria ser un cúmul estel•lar. Considera que caldria observar l’objecte amb un instrument de més potència i de major obertura focal. En tot cas, anota:

Una nebulosa ben singular; sembla la baula que vincula la nebulosa d’Orió amb altres

La Nebulosa d’Orió (inclosa en el catàleg de Messier com l’M42) també és una regió H II, com l’M16 o l’M17, però situada més a prop, prou a prop com perquè ja se la pugui detectar, com a tal nebulosa, a ull nu.

El 22 de juny del 1784, William Herschel fa una nova observació de l’M17:

Una nebulosa meravellosa. Molt estesa, amb un ganxo en el costat precedent [és a dir, el costat occidental, precedent degut al moviment oest-est de la rotació de la Terra]; de nebulositat de tipus lletós; amb diversos estels que hi són visibles, però que no semblen tindre connexió amb la nebulosa, que és molt més distant. Tan sols l’he poguda veure a través de breus instants de núvols ràpids i de boirines; però l’extensió de la llum que inclou el ganxo és de més de 10 minuts d’arc. Sospito a més, que en el costat postcedent [el costat oriental] va molt més enllà, i es difon vers el nord i el sud. No és d’una lluminositat uniforme, i té un o més llocs on la nebulositat lletosa sembla degenerar en una de motejada; tal és el cas de la que segueix el ganxo vers el nord.

L’esment a la nebulositat lletosa i la nebulositat motejada és de particular interès per als esforços de William Herschel de sistematitzar una classificació de les nebuloses i dels cúmuls estel·lars. La nebulositat lletosa és la típica de la Via Làctia, i en ella hi ha un component degut al material interestel·lar. La nebulositat motejada respon més a la de cúmuls estel•lars. Un dels reptes de William Herschel era mostra que totes dues nebulositats no eren més que extrems d’un continu, i en aquest sentit l’M17 esdevenia un objecte particularment interessant. Herschel continua:

Si el caràcter compost de l’M17 es pogués confirmar en una nit més clara, seria la baula que manca entre aquests dos tipus de nebulositat, i ens conduiria a suposar que aquesta nebulosa és un estrat estupend d’estels fixos immensament distants, algunes de les branques dels quals se’ns apropen prou com per ésser visibles a una nebulositat motejada, mentre la resta discorre a una distància tan gran com per aparèixer tan sols sota una forma lletosa

La suposició de William Herschel no és del tot correcte. Herschel suposa ací que la part lletosa de l’M17 es deguda a estels molt llunyans, i la part motejada a estels més propers. En realitat, l’M17 se situa a una distància de 5.000-6.000 anys-llum, però el diàmetre global de l’objecte és tan sols de 40 anys-llum. La part més lletosa de la nebulosa és més lletosa perquè en ella domina més la lluminositat reflectida pel material interestel·lar. A més, William Herschel s’equivocava en suposar que els estels tenen magnituds absolutes similars.

En el 1811, William Herschel parla de les “nebulositats annexes a nebuloses”. És a dir, de les nebuloses complexes. Afirma, en aquest sentit, que “la natura de les nebulositats difuses és tal que sovint les veiem vinculades a nebuloses reals; exemples d’això els hem trobat en catorze objectes”. I, entre els catorze objectes citats, hi ha l’M17.

El 6 d’agost del 1823, John Hershel, el fill de William, desparegut l’any anterior, feia una observació de l’M17. Ens diu això:

Una gran i extensa nebulosa. Té la forma de la lletra grega omega, amb la base de l’esquerra girada cap amunt. La part curvada, o de ferradura, conté molts estels. La base de la dreta amb prou feines és visible. La part de l’esquerra, la branca principal, ocupa gairebé la meitat del camp del telscopi [d’això dedueix uns 7,5 minuts d’arc de llarfada]. La llum no és uniforme, sinó acumulada.

Herschel, però, també declara que l’observació es produí amb interferència de la llum crepuscular. En tot cas, Herschel aprecia detalls que havien passat desapercebuts als seus predecessors.

Herschel torna a observar l’M17 el 24 de juliol del 1826. En diu el següent:

Un objecte molt curiós, no dissimilar a la nebulosa d’Orió, car les dues tenen forma de lletra omega. Hi ha una porció resoluble o nus separada o aïllada de la resta, com si hagués absorbit la nebulosa annexa.

En l’observació del 19 de juliol del 1828, pren nota dels principals estels de l’objecte. En la del 27 de juliol del 1830, se centra en la regió aïllada abans esmentada, com també ho fa en la del 30 de juliol del 1831.

Potser serà millor veure el propi dibuix i descripció de l’M17 que fa John Herschel en el 1833:

“La figura d’aquesta nebulosa és gairebé la de la lletra omega, però un xic distorsionada i de lluminositat molt desigual. És remarcable que aquesta sigui la forma habitualment atribuïda a la gran nebulosa d’Orió, si bé en aquella nebulosa no sóc capaç de discernir-la. Messier va percebre únicament la llum de la branca precedent de la nebulosa en qüestió, sense cap de les convolucions que va percebre per primera vegada el meu pare. Les peculiaritats principals que hi he observat són, 1, el nus resoluble en la porció postcedent de la branca lluminosa, que és en un grau considerable s’aïlla de la nebulosa del voltant; això suggereix fortament la idea d’una absorció de matèria nebulosa; i, 2, el nus molt més feble i més petit en l’extrem nord precedent de la mateixa branca, on la nebylosa fa un gir sobtat d’angle agut. Amb la idea de fer una representació més exacta d’aquesta curiosa nebulosa, sovint he pres mesures micromètriques dels llocs relatius dels estels de dins i propers, amb la qual, traslladats al mapa, els límits es poden traçar i identificar.

La constel·lació del Sagitari no deixa d’ésser un xic massa austral per les latituds angleses. John Herschel n’és conscient, i per això aprofita les setmanes de l’any més favorables per observar-la. Gràcies a la llarga estada feta a Sud-àfrica entre el 1834 i el 1838, pot oferir un dibuix més nítid en el 1837:

John Herschel és el primer en denominar l’M17 amb el nom de Nebulosa de l’Omega o Nebulosa de la Ferradura. En el primer catàleg de John Herschel, del 1833, apareix en l’entrada 2008. En el catàleg de Bedford, de Smyth, apareix en l’entrada 645. Smyth situa l’objecte en els límits de la constel·lació de l’Escut de Sobieski, concretament just al sud de la figura de l’Escut pròpiament dita. No obstant això, les coordenades de l’M17 les refereix, com en el cas de l’M16 i de l’M18, a Mu Sagittarii. La distància angular entre Mu Sagittarii i l’M17 és de 5º, en una línia que, perllongada, arriba a Èpsilon Aquilae. Smyth, amb els seus instruments, no arriba a percebre la convolució descrita per John Herschel. En tot cas, sí que percep la forma de la ferradura, amb una lluminositat magnífica i lletosa (irresoluble), que ocupa més d’un terç de l’àrea, i que s’associa a un cúmul estel•lar, amb estels de magnitud entre +9 i +12.

Mapa de la constel•lació del Sagitari. La definició de les fronteres de les constel·lacions feta per la Unió Astronòmica Internacional, ha deixat l’M17 dins de la constel·lació del Sagitari, si bé tradicionalment se l’havia vinculat a la constel·lació de l’Escut.

Entre d’altres, John Herschel, Lord Rosse, Johann von Lamont o Mason, van fer nous dibuixos de l’M17. En el Catàleg General de John Herschel, l’M17 apareix en l’entrada 4403. En aquest catàleg, se la descriu com “magnífica, brillant, extremadament gran; de forma extremadament irregular; amb un ganxo com un ‘2’”.

Aquesta referència a la forma de “2” s’associa directament amb un altre nom popular de l’objecte, la Nebulosa del Cigne. Un altre nom popular fa referència al signe de “vist” (✓). En el 1875, des de Cambridge, Étienne Léopold Trouvelot feia el següent dibuix:

Els detalls de la imatge de Trouvelot els podem associar amb un altre nom popular, la Nebulosa de la Llagosta.

Ja hem parlat en alguna ocasió anterior, dels estudis espectroscòpics del matrimoni format per William Huggins i Margaret Lindsay. En el cas de l’M17, reporten el següent:

L’espectre d’aquesta nebulosa indica que posseeix una constitució gasosa. S’hi observà una línia brillant, que ocupa en l’espectre aparentment la mateixa posició que les línies més brillants del nitrogen. Si reduïm la finestra al màxim, la línia perd definició, més que no pas és el cas d’altres nebyloses. Pel que fa a la regió més densa de la nebulosa, s’observa un espectre continu.

Els dibuixos de William Lassell, des de Malta, però especialment els de Trouvelot i Edward Singleton Holden, són la base de la descripció que fa John Dreyer en el Nou Catàleg General (NGC). En el NGC, l’M17 apareix en l’entrada 6618. Holden havia fet un esforç comparatiu entre dibuixos realitzats en diferents dècades del segle XIX per tal d’identificar possibles evolucions de l’objecte. Però era quelcom difícil de comparar. Cada dibuix depenia de plomes diferents, de condicions d’observació diferents i dels prejudicis previs de cada autor d’acord amb el material llegit. En certa forma, la fotografia podia ésser més objectiva. Curtis inclou l’M17 en el catàleg fotogràfic de 762 nebuloses i cúmuls. Però també les plaques fotogràfiques depenen d’una sèrie de condicions atmosfèriques, telescòpiques, de la pel·lícula fotogràfica, del temps (i condicions) d’exposició, del revelat posterior i del trasllat del revelat al format destinat a la impressió en sèrie, bé revista científica, bé llibre. Curtis, a partir del material fotogràfica, estima l’àrea coberta per la nebulosa de la Ferradura en 26×20 minuts d’arc.

Un parell de fotografies telescòpiques

Una regió corresponent a 15 anys-llum de la Nebulosa de la Ferradura, i que es correspon a un terç de tota la superfície. La imatge és una composició feta a partir d’imatges amb diferents filtres (blau, verd i vermell) de l’instrument EMMI, associat al Telescopi de Nova Tecnologia de l’Observatori euro-xilè de la Silla.

Imatge presa pel VST, que cobreix sencera l’M17.

La Nebulosa de la Ferradura en xifres

La Nebulosa de la Ferradura és una regió rica en hidrogen II i on hi ha una formació ativa de nous estels. Es tracta d’una nebulosa d’emissió, és a dir que bona part de la lluminositat és el resultat de la llum reflectida pel material interestel·lar. Aquest material s’il·lumina gràcies a la llum emesa pels estels del cúmul obert que s’hi ha anat format. En total, el cúmul obert conté actualment uns 35 estels. Són estels joves i d’alta temperatura superficial.

Tota la nebulosa fa uns 40 anys-llum de diàmetre, si bé les regions més centrals (la figura de la pròpia Ferradura o del Cigne) fan uns 15 anys-llum de diàmetre. La massa total de la nebulosa és de 1,5•1033 kg. En l’actualitat, molt menys del 10% de la massa es troba en els estels. De mica en mica, el cúmul obert que s’hi forma a l’anterior creixerà en nombre d’estels, en dimensions i en massa. El material interestel•lar s’enrarirà progressivament. Llavors, amb el discórrer de desenes o centenars de milions d’anys, la nebulosa o regió H II, haurà donat lloc a un cúmul obert madur, que s’anirà desfent. Els estels més massius seran els de vida més breu, i el material que ejectin en explotar com a supernoves servirà de base a futures generacions de nebuloses i de nous cúmuls oberts. És comprensible, però, que volguem pensar en això, i que contemplem la bellesa d’aquestes estructures que ara ens envolten.

Arxivat a Ciència i Tecnologia
%d bloggers like this: