Un viatge (inter)galàctic a través del catàleg de Charles Messier: M23, un cúmul obert de 220 milions d’anys d’antiguitat

El nostre destí ara és un cúmul estel·lar obert, l’M23. A diferència d’altres que hem visitat, l’M23 és un cúmul obert d’una certa maduresa. Els seus estels es formaren fa uns 220 milions d’anys, i encara continuen concentrats en un volum relativament reduït. Per anar del cúmul globular M22 al cúmul obert M23 haurem de fer un recorregut de 8.500 anys-llum (2,6 kiloparsecs = 8,03•1019 m). Ens allunyem del Centre Galàctic en 7.900 anys-llum, fins a adquirir una alçada galàctica de 24.900 anys-llum. Alhora, ens endinsem de nou en el disc galàctic. En termes galàctics, som pràcticament a casa, ja que hem reduït la distància a la Terra en 8.450 anys-llum, per situar-nos a 2.150 anys-llum del nostre Sistema Solar. Per a l’observador terrestre, aquest viatge, com molts dels anteriors, ha estat fonamentalment radial, ja que tangencialment només hem recorregut un sector de la constel·lació del Sagitari.

La descoberta i coneixement de l’M23

La primera referència documental a l’M23 és del propi Charles Messier. Degué topar amb l’objecte en el decurs de les seves observacions del cometa del 1764. Messier, que llavors tenia 34 anys, acabava de descobrir el seu tercer cometa (C/1764 A1). De fet, fou en bona mesura durant les nits del juny del 1764 que va trobar necessari catalogar tots aquells objectes fixos que ell o altres astrònoms poguessin confondre amb cometes. Això valia tant per als objectes nebulosos pròpiament dits, com també pels cúmuls estel·lars. Els cúmuls estel·lars, amb telescopis poc potents, poden aparèixer com una taca nebulosa i confondre’s amb un cometa. Amb un telescopi més potent, hom ja els percep com un grup d’estels petits encara que molts propers els uns dels altres, i ja llavors es descarta la confusió.

Messier determinà la posició d’aquest “cúmuls d’estels petits” la nit del 20 al 21 de juny del 1764. L’M23 es trobava situat “entre l’extremitat boreal de l’arc del Sagitari i el peu dret del Serpentari”. Fet i fet, l’estel més proper és 65 Ophiuchi, d’una magnitud aparent de +6.

En observar l’M23 amb un telescopi refractor ordinari de 3 peus i mig, Messier diu que amb prou feines no en pot veure cap dels estels del cúmul. En tot cas, l’objecte és força estès en el cel, amb un diàmetre de 15 minuts d’arc. Per precisar la posició de l’M23, Messier s’hi fixa en el pas pel meridià del centre de l’objecte i el compara cronomètricament amb el pas pel meridià de Mu Sagittarii. Mu Sagittari apareix com un estel de magnitud aparent de +3,84. A diferència del que sol passar en els altres objectes de Messier, en aquest cas l’estel proper de referència (Mu Sagittarii) es troba més lluny de la Terra (a 3.910 anys-llum) que no pas l’M23 (2.150 anys-llum). Messier, és clar, això darrer no ho podia saber, i es limita a donar les coordenades d’ascensió recta (265º42’50’’) i delicinació (18ºS45’5’’).

Johann Elert Bode també inclou aquest cúmul estel·lar en el seu catàleg, en l’entrada 42.

El 5 de maig del 1783, Caroline Herschel observa tres objectes de Messier, entre ells l’M23. El seu germà, William, el va observar el 18 de juny del 1784, de llavors és aquests descripció:

Un cúmul de bells estels grans i escampats, gairebé de magnituds iguals (ja visibles en el telescopi auxiliar), que s’estén molt més que el camp del telescopi principal. A través del telescopi auxiliar sembla una nebulosa de forma allargada que s’estén uns 15 minuts d’arc.

El 24 de juliol del 1826, l’observa el fill de William, John Herschel. El descriu com un cúmul “molt gran, grollerament radial d’uns 100 estels, de magnituds de +9 i de +10-+13. Més enllà dels 15 minuts d’arc de diàmetre aparent, en els voltants es percep un augment del nombre mitjà d’estels en relació a altres zones del cel.

El 15 de juliol del 1830, Herschel fa una nova observació de l’M23. Hi compta entre 60 i 70 estels. Gairebé tots els estels serien de magnituds +10 i +11, amb un més destacat de +9,5. En el centre de l’M23, hi ha un estel de +10. Herschel anota que els estels es disposen “en línies i en arcs”, però que l’estructura general és desagregada. A ull nu, es pot veure que la zona del cel on es troba l’M23 té un aspecte motejat.

El 29 de juliol del 1830, avalua les magnituds estel·lars entre +11 i +12. Aquesta observació serà la base del catàleg del 1833, en el qual l’M23 apareix en l’entrada 1990.

William Henry Smyth cataloga l’M23 en l’entrada 626. En parla com d’un “cúmul diluït en l’espai entre el peu esquerre del Serpentari i l’arc del Sagitari” i que és

un elegant ruixim d’estels telescòpics [i. e. visibles únicament amb telescopi] per tot el camp [del telescopi], sota un poden d’ampliació moderat. La porció més agregada és oblícua, en direcció SW-NE, amb un estel de magnitud +7 en la porció distal.

Smyth també hi esmenta un estel doble, de tonalitat lila, de magnituds +9/+10, amb una distància entre els dos components de 12 segons d’arc.

Smyth calcula la distància de l’M23 respecte de Mu Sagittarii en 5º. Per localitzar l’objecte recomana seguir una línia que passi per Sigma i Mu Sagittarii.

En el Catàleg General de John Herschel, l’M23 apareix en l’entrada 4346, sota la descripció de “cúmul brillant, molt gran, força rica, poc comprimit, amb un estel de magnitud +9/+10 i la resta de +11 a +13.

Aquesta darrera descripció és la base de la que fa John Dreyer en el Nou Catàleg General, on l’M23 apareix en l’entrada 6494.

L’M23 en xifres

Smyth ja assenyalava que l’M23 es troba a ponent (precedeix) d’una de les bosses (“out-cropping”) de la Via Làctia. En fer una observació telescòpica o una fotografia, es fa difícil distingir quins estels pertanyen realment al cúmul i quins no (bé perquè siguin estels superposats o, més rarament, perquè siguin objectes més llunyans).

Imatge de l’M23 corresponent al 2MASS, projecte conjunt de la Universitat de Massachussetts i de l’Institut de Tecnologia de Califòrnia, finançat per la NASA i l’NSF. Bona part dels estels de la imatge són membre d’aquest cúmul obert, format fa uns 220 milions d’anys, però d’altres són estels interposats.

L’anàlisi detallada dels estels d’aquesta zona del cel, ha permès identificar la pertinença a l’M23 d’uns 150 estels. L’estel més brillant, que en la imatge anterior a apareix en la part inferior, una mica a l’esquerra, és d’una magnitud de +9,2. La suma dels estels permet assolir una magnitud aparent global de +6,9.

Ja hem vist com Charles Messier avaluava el diàmetre aparent de l’objecte en 15 minuts d’arc. De fet, el conjunt dels 150 estels esmentats es troba en un diàmetre de 27 minuts d’arc. Això es correspon a una grandària del cúmul de 15-20 anys-llum. En aquest espai, i especialment en la zona més central, es concentren 150 estels.

L’M23 es va formar fa uns 220 milions d’anys. Conclosa l’etapa de generació de nous estels, el cúmul obert resultant pateix un procés constant d’erosió gravitatòria. Progressivament, més i més estels abandonen el cúmul. De totes formes, el grau de concentració d’estels en tan poc volum és encara prou notable.

Arxivat a Ciència i Tecnologia