Un viatge (inter)galàctic a través del catàleg de Charles Messier: M34, un cúmul obert de 400 estels i 200 milions d’anys d’antiguitat

Després del periple extragalàctic pel sistema de l’Andròmeda-Triangle, tornem a casa. O gairebé a casa. No és que anem a la Terra o al Sistema Solar… encara no, però ens hi aproparem força ja que haurem de visitar un cúmul obert força veí. És el que té viatjar entre galàxies, que a la fi, les distàncies intragalàctiques ens semblen tímids saltets. En tot cas posem el rumb des de la galàxia M33 al cúmul obert M34. En total, haurem de creuar 2.770.000 anys-llum (849 kiloparsecs; 2,62•1022 m). És l’etapa més llarga que hem fet fins ara, i sens dubte una que ens ofereix una bona idea de la constitució del nostre Grup Local de Galàxies. En el primer tram, domina la vista la pròpia Galàxia del Triangle. Després, l’Andròmeda és la galàxia més gran en diàmetre aparent, autèntica Galàxia Alfa del Grup Local. Ja en el darrer tram, les galàxies del Triangle i de l’Andròmeda s’empetiteixen, i creix la nostra galàxia originària, la Via Làctia. A proa, el disc galàctic de la Via Làctia acaba per cobrir-ho tot. L’observem des de la cara austral, des de la qual ens hi endinsem. El nostre destí és el cúmul obert M34. Quedem a una distància de 28.000 anys-llum del Centre Galàctic, és a dir a una posició lleugerament més perifèrica que la del nostre Sistema Solar (que és a 27.000 anys-llum del centre galàctic). Som a tocar del Sistema Solar, a una distància de 1.500 anys-llum, dins del nostre mateix Braç d’Orió. Per als observadors de la Terra, el nostre senyal ha caminat des de la constel•lació del Triangle a la d’en Perseu, concretament a la regió de Perseu que, no lluny de Beta Persei (Algol), toca a la constel•lació de l’Andròmeda, a la qui rescata pràcticament de la gola de la Balena.

El coneixement de l’M34

Amb una magnitud aparent de +5,5, l’M34 seria un objecte situat en el llindar de la capacitat visual humana. Val a dir que, amb un diàmetre total aparent de 35 minuts d’arc (superior al del disc solar o lunar), és un objecte massa difús, que demana, per veure’s bé a ull nu, uns cels molt clars. En tot cas, no cal un instrument gaire complex per fitar-lo. De totes formes, la primera referència escrita a aquest objecte no la trobem fins el 1654, de la mà de Giovan Battista Hodierna. L’obra de l’astrònom sicilià, Hodierna, fou oblidada per les generacions posteriors. És simptomàtic que no aparegués en cap catàleg dels que es van confegir en el segle XVIII. Molt probablement, els astrònoms no hi pararen esment perquè, al capdavall, d’agregacions d’estels en el llindar de la visió a ull nu, n’hi ha moltes, i és difícil d’escatir si són realment cúmuls estel•lars autèntics.

La constel•lació de Perseu vista a ull nu, en un dibuix de Jaakko Saloranta. Algol és l’estel principal. L’M34 pot arriba a veure’s com una taca arrodonida.

Així doncs, Charles Messier, que determinà la posició d’aquest objecte la nit del 25 al 26 d’agost del 1764, el considerà, sense explicitar-ho, una descoberta pròpia. En les anotacions d’aquella nit, s’hi refereix com “un cúmul de petits estels” i el situa “entre el cap de la Medusa i el peu esquerra de l’Andròmeda”. El cap de la Medusa és el nom que rep l’estel Beta Persei, més conegut com a Algol. Ras-al-Gol vol dir, en àrab, el Cap del Gol, en el qual Gol o Ghoul, pot traduir-se com un Dimoni o un Ogre. La Medusa, efectivament, era identificada amb els dimonis de les tradicions mesopotàmiques. D’altra banda, el peu esquerra de l’Andròmeda (en àrab, Al Rij al Musalsalah), és l’estel conegut com a Almach, nom àrab que designa l’espècie felina del caracal (Caracal caracal), també designat com a Gamma Andromedae.

Representació de la constel•lació d’en Perseu i del Cap de la Medusa.

Messier afirma que amb un telescopi ordinari de tres peus de longitud focal ja és capaç de veure que es tracta d’un cúmul estel•lar. Per a determinar la posició, es fonamentà en el pas pel meridià d’Algol, que en aquella època de l’any té lloc gairebé a trenc d’alba. Així dóna una ascensió recta de 36º51’37’’ i una declinació nord de 41º39’32’’. L’M34 no es trobaria ben bé en la línia entre Algol i Almach, sinó una mica per sota del paral•lel d’Almach. Messier estima el diàmetre aparent del cúmul estel•lar en 15 minuts d’arc. Aquestes són les dades que farà servir en el primer catàleg, el del 1771.

Johann Elert Bode, el 2 de setembre del 1774, anota en el diari que:

Emprenguí una determinació més precisa de la posició del cúmul estel•lar que es mostra a ull nu entre Algol, en el Cap de la Medusa, i Alamak, en el peu de l’Andròmeda, i trobí que la separació d’Algol és de 5º18’, la d’Alamak de 7º06’, i la de Pi Persei, en el Cap de la Medusa, de 4º27’, i de p Persei de 4º51’.

Aquestes observacions les registrarà Bode en el seu catàleg. L’M34 apareix en aquest catàleg en l’entrada 7.

William Herschel va fer la primera observació registrada de l’M34 amb un telescopi de 7 peus, el 1783. Hi comptà un total de 120 estels, tot afegint que “crec que s’acompanya de llum motejada, com estels a una distància”. Així doncs, l’objecte seria un cúmul estel•lar pur, on la lluminositat aparentment interestel•lar seria deguda a estels no resolts. En les observacions del 1784 i del 1786, fets amb un telescopi de 20 peus, Herschel anotaria que l’M34 seria “un cúmul irregular de grans estels de diferents mides”. Encara faria noves observacions en el 1794 i el 1799. Herschel estimà la distància de l’M34 en un “ordre de profunditat” de 144, és a dir que l’M34 seria a una distància 144 vegades superior a la d’un estel de primera magnitud. Aquesta estimació seria prou acurada si no fos pel fet que els estels tenen una magnitud absoluta que pot diferir molt l’una de l’altra, de manera que hi ha estels de primera magnitud situats a 8 anys-llum (Sírius) i d’altres situats a 1.500 anys-llum (Deneb). El mateix Herschel, en assenyalat que els estels de l’M34 eren de mides (lluminositat) diferents, ja indicava aquest mateix fet.

John Herschel observà l’M34 el 29 d’octubre del 1828, però ho va fer en condicions poc favorables, de forma que es limità a consignar que era un cúmul pobre (en nombre d’estels) i irregular. Més favorable fou l’observació del 23 de desembre del 1831. En aquesta ocasió, en el “bell cúmul”, hi compta uns 20 estels de magnituds de +9 a +11, mentre que n’hi havia moltes de menys brillants. En el catàleg del 1833, l’M34 apareix en l’entrada 248. Val a dir, que dins de l’M34 (o bé associat), Herschel assenyala la presència d’un estel doble (que en el catàleg del 1833 té entrada pròpia, la 1123).

Dibuix de Jaakko Saloranta, de l’M34 vista amb el telescopi.

En el catàleg de Bedford, de William Henry Smyth, l’M34 apareix en l’entrada 104, assignat a la constel•lació de Perseu. Smyth va fer les seves observacions pels volts de l’octubre del 1837. Això és el que diu l’entrada 104:

Un estel doble en un cúmul, entre el peu dret de l’Andròmeda i el cap de la Medusa; on s’hi troben una línia des de l’Estel Polar entre Èpsilon Cassiopeia i Alpha Persei i un paral•lel de 2º des d’Algol. Els dos membres de l’estel doble, A i B, són de magnitud +8, i totes dues blanques. L’M34 és un grup escampat, però elegant, d’estels de magnituds +8 a +13, en un rerafons fosc, i amb diversos d’ells formant parelles irregulars.

Smyth n’atribueix la descoberta al propi Messier.

En el Catàleg General de John Herschel, l’M34 apareix en l’entrada 584. Se’l descriu com un “cúmul brillant i molt gran, poc comprimit, amb estels escampats de magnitud +9. Aquesta mateixa descripció seria emprada en el Nou Catàleg General de John Dreyer, on l’M34 ocupa l’entrada 1039.

L’M34 en xifres

Fotografia del 2MASS de l’M34.

El diàmetre aproximat de l’M34 és d’un 14 anys-llum. En un volum relativament reduït s’hi encabeixen centenars d’estels. Es calcula que uns 400 estels de l’M34 tenen masses situades entre 2,4•1029 kg i 2•1030 kg (0,12-1 masses solars). L’índex de metal•licitat dels estels, expressat en termes de relació entre ferro (Fe) i hidrogen (H), s’avalua en +0,07, és a dir que el contingut proporcional de Fe d’aquests estels és un 17% superior al contingut de ferro del nostre Sol. Això indica l’edat aproximada dels estels de l’M34, situada entre 200 i 250 milions d’anys. Són, doncs, gairebé 4.400 milions d’anys més joves que el propi Sol. En aquest interval de temps, ha crescut en la galàxia el contingut d’elements químics més pesants que l’H i l’heli (He). Com més metal•licitat presenta un estel, més jove sol ésser.

Però el cicle vital d’un estel ve determinat en bona mesura per la massa inicial. La fase juvenil, prèvia a l’entrada en la seqüència principal, dura molt poc per a estels molt massius. El Sol, format fa uns 4.570 milions d’anys, va trigar tan sols 30 milions d’anys en entrar en la seqüència principal, degut a la seva massa de 1,99•1030 kg. Un estel de 1030 kg pot trigar 200 milions d’anys en entrar en la seqüència principal. Així doncs, únicament els estels de l’M34 amb masses superiors a 1030 kg han entrat ja en la fase principal.

Els estels més massius de l’M34 han tingut, com hem dit, cicles molt més breus. En pocs centenars de milers d’anys entren en la fase principal, en la qual resten milions o desenes de milions d’anys. De fet, s’han registrat a l’M34 un total de 19 nans blancs, estels que ja han completat el seu cicle i en els quals ja no hi ha processos de fusió termonuclear. Aquests 19 estels es correspondrien a estels de masses inicials superiors a 1,6•1031 kg.

És clar que aquestes xifres no ens han de fer perdre la visió que existeixen altres factors que influeixen en la composició i destí dels estels. En l’M34, per exemple, hom observa uns nivells estel•lars de níquel (Ni) inferiors als que correspondria en relació als nivells de Fe (Schuler et al., 2003).

Deixant de banda l’evolució dels estels individuals, també un cúmul estel•lar obert com l’M34 evoluciona. En passar les desenes de milions d’anys, el nivell d’agregació dels estels disminueix paulatinament. Els límits del cúmul es desdibuixen. Hi queda en forma de corrents o núvols estel•lars, fins a desfer-se del tot. Cúmuls com l’M34, però, poden mantenir-se com a elements diferenciats en el disc galàctic fins a uns 1000 milions d’anys de la seva formació.

Arxivat a Ciència i Tecnologia
One comment on “Un viatge (inter)galàctic a través del catàleg de Charles Messier: M34, un cúmul obert de 400 estels i 200 milions d’anys d’antiguitat

Els comentaris estan tancats.

%d bloggers like this: