Un viatge (inter)galàctic a través del catàleg de Charles Messier: M35, un cúmul obert a la constel•lació dels Bessons

Ara ens toca viatjar d’un cúmul estel•lar obert a un altre. De l’M34 a l’M35. D’un cúmul estel•lar obert menys pregon a un altre que ho és més. Des de l’M34, la magnitud aparent de l’M35 és de +4,6, mentre que la magnitud aparent de l’M35 des de l’M34 és molt inferior (+6,1). Però, per la resta, els dos objectes no són tan diferents: agregacions remarcables d’estels originats d’un núvol interestel•lar comú, en trànsit de desagregar-se en un corrent d’estels. És el metabolisme de la nostra galàxia, i de qualsevol galàxia espiral, núvols astrogènics que esdevenen cúmuls estel•lars i s’hi desfan, per donar pas a nous núvols astrogènics. I que duri… Entre l’M34 i l’M35 haurem de cobrir una distància de 2.100 anys-llum que, en comparació amb els viatges que hem fet en les passades setmanes, és un saltet minúscul (640 parsecs; 2,0•1019 m). Guanyem en latitud galàctica, per endinsar-nos encara més en el disc galàctic. Però com que el disc galàctic no és uniforme, sinó que es divideix en braços, ens trobem en arribar en el destí en una zona amb una densitat galàctic un xic inferior. Si l’M34 quedava encara força central en el Braç d’Orió, l’M35 es troba en la perifèria exterior del braç, abocat a una de les zones relativament buides que separen el Braç d’Orió del Braç de Perseu. En altres punts, els braços d’Orió i de Perseu van comunicats per ponts, però no és el cas de la zona on es troba l’M35. Com hem dit, l’M35 es troba a la superfície externa del Braç d’Orió. En conseqüència, en el nostre trànsit de l’M34 a l’M35 ens hem allunyat del centre galàctic, en uns 1.600 anys-llum (per situar-nos a un radi galàctic de 29.800 anys-llum). També ens hem allunyat de la Terra, però en menor grau, ja que ens hi hem separat 1.300 anys-llum (per acabar a una distància de 2.800 anys-llum). En un cas (galactocèntric) com en l’altre (heliocèntric) són evident les obliqüitats de la trajectòria. Des del teu observatori astronòmic, lector, el nostre senyal s’ha mogut en una bona llenca de cel, des de la frontera entre en Perseu i l’Andròmeda, fins els peus de Càstor, el germà mortal dels Bessons Diòscurs, bo i creuant tota la constel•lació del Cotxer. En el nostre periple és important no confondre les constel•lacions, constructes bidimensionals, amb la realitat tridimensional dels braços galàctics, malgrat totes les homonímies.

L’M35, il•lustrat per Jeremy Perez. Observem el cúmul estel•lar i, entre els estels, un objecte nebulós.

La descoberta i el coneixement de l’M35

La magnitud aparent de l’M35, que és de +5,3, el situa en el llindar de la capacitat visual humana. En darrera instància, però, no apareix consignat en els mapes del cel fins ben entrat el segle XVIII.

L’M35 apareix en el catàleg de nebuloses de Jean-Philippe Loys de Chéseaux, tramès en el 1746 a l’Acadèmia Francesa de Ciències. Ho fa en l’entrada 12 de la llista, amb gairebé l’única anotació de “situat per damunt del peu septentrional dels Bessons”, ja que De Chéseaux no havia determinat encara la posició de l’objecte quan va trametre la llista. Malauradament, De Chéseaux es va morir encara jove, als 32 anys, i encara que conegut en la comunitat astronòmica per la descoberta de dos cometes, el seu catàleg de nebuloses caigué en l’oblit.

En la “Uranographia Britannica”, catàleg estel•lar compulat per John Bevis pels volts del 1750, apareix consignat aquest mateix objecte. Bevis l’hauria descobert de forma independent de De Chéseaux, potser abans i tot que l’astrònom de Lausanna.

Charles Messier, en les successives edicions del seu catàleg de nebuloses i cúmuls estel•lars, consigna l’objecte en l’entrada 35 i no fa referència a De Chéseaux. Tampoc no se n’atribueix explícitament la descoberta:

La nit del 30 al 31 d’agost del 1764, vaig observar un cúmul d’estels molt petits, prop del peu esquerre de Càstor, a poca distància dels estels Mu i Eta d’aquesta constel•lació (Mu Geminorum i Eta Geminorum, també coneguts respectivament com a Tejat Posterior i Tejat Prior, o Calx i Propus, termes aquests darrers de natura podal). Quan examinava aquest cúmul estel•lar amb un telescopi refractor de 3 pes, semblava contindre nebulositat, però en examinar-lo amb un bon telescopi gregoria de x104 augments, em vaig adonar que no és res més que un cúmul d’estels petits, entre els quals hi ha uns que fan més llum. L’extensió podria ser d’uns 20 minuts d’arc.

En aquella època de l’any, la constel•lació dels Bessons únicament es pot veure en el cel de llevant, de matinada. A partir de la posició d’Eta Geminorum (o Eta Castoris, si es vol), Messier calculà les coordenades de l’M35: ascensió recta de 88º40’09’’ i declinació nord de 24º33’30’’.

Messier publicà ja aquesta posició de l’M35 en la carta que va fer de la trajectòria del cometa del 1770 (publicada en la placa VII del volum de la Memòria de l’Acadèmia Francesa de Ciències corresponent a l’any 1771). En el primer catàleg (publicat en el mateix volum), Messier sí assenyala que l’objecte apareix en la Uranographia de Bevis (“l’Atles anglès”, tal com s’hi refereix l’astrònom parisí).

Johann Elert Bode inclou el mateix objecte en el seu catàleg en l’entrada 14. Però, a diferència de Messier, que diu que “no conté cap nebulositat”, Bode indica que l’objecte és “una nebulosa entre estels petits”.

William Herschel, en observar l’objecte en el 1783 amb un telescopi de set peus, assenyala que “és un cúmul ric d’estels de diverses mides”. L’any següent, amb un telescopi de vint peus, afirma que “és un cúmul d’estels grans força comprimit”. En el 1794, registra que “és visible a ull nu com una nebulositat molt petita”. En el 1806, amb un telescopi de 10 peus, aprofundeix en la natura de l’objecte, dient que “no hi ha cap condensació central que indiqui una forma globular”.

En el 1818, a partir de les observacions fetes en durant tants i tants anys, William Herschel estimava la distància de l’M35 en una profunditat d’un ordre de 144 (i.e. a 144 vegades més distància que la distància típica dels estels de magnitud aparent de +1,0). També considerava que l’objecte formava part del cos central de la Via Làctia.

En el 1833 apareix el primer catàleg de nebuloses i cúmuls estel•lars de John Herschel, en el qual l’M35 apareix en l’entrada 377. Basant-se en l’observació feta el 19 de febrer del 1827, John Herschel defineix l’objecte com:

Un cúmul gran, irregular i força ric d’estels de magnituds de +9 a +16, que omple 2 o 3 camps del telescopi, però principalment 1 camp, en el qual hi ha vora 100 estels.

William Henry Smyth, en el catàleg de Bedford, esmenta l’M35 en l’entrada 236, d’acord amb observacions fetes al volt del setembre del 1836. Oblidant Bevis, n’atribueix la descoberta a Messier. Vet ací la descripció que en fa:

Presenta un formós camp d’estels de magnituds de +9 a +16, però amb el centre de masses menys ric que la resta. Com que els petits estels tendeixen a formar corbes de tres o quatre, i sovint amb un de gran en l’arrel de la corba, recorda en certa manera l’esclat d’un cohet. Sota circumstància favorables, aquest cúmul es pot escatir a ull nu; en conseqüència, deu ésser relativament a prop nostre. Cal cercar-lo en la línia entre Castor i Zeta Tauri (l’estel de la punta de la banya austral del Bou), exactament a un quarta de la distància des de la darrera. O en una línia dibuixada des d’Alpha Leporis a través de Betelgeuse, i estesa 18º més enllà. Aquest objecte es troba tan prop del punt assumir per Hiparc com l’extrem nord de l’eclíptica, que bé podria ésser en el lloc real, sota les correccions necessàries, amb una acensió recta de 6h, i una declinació nord de 23º27’. Després d’una recerca, hi vaig trobar un estel de magnitud +12, però massa petit per diferenciar-ne el lloc amb un objectiu permanent.

L’intent d’Smyth de vincular l’M35 amb l’extrem nord de l’eclíptica hauria estat, naturalment, provisional, degut a la precessió sideroreferent dels equinoccis i dels solsticis. En el temps d’Hiparc, l’extrem nord de l’eclíptica es trobava en la constel•lació del Cranc (i d’ací la denominació de Tròpic de Cranc, del paral•lel que creua la ciutat egípcia de Siena, en el qual el Sol assoleix el zènit en el solstici boreal). Però en el temps d’Smyth, aquest punt ja s’havia desplaçat fins a la constel•lació de Bessons, gairebé en la frontera amb el Bou. I des d’Smyth fins els nostres dies, encara s’haurà mogut un parell de graus sexagessimals.

Tornem a John Herschel per veure el seu catàleg general. L’M35 hi apareix en l’entrada 1360, amb una definició semblant a la del 1833: “cúmul molt gran, considerablement ric, força comprimit, amb estels de magnituds de +9 a +16”. La definició seria repetida per John Dreyer en el Nou Catàleg General, bo i situant l’M35 en l’entrada 2168 (NGC 2168).

Imatge obtinguda des de l’observatori amateur de Turkey Hill, de Merrimack, New Hampshire. En aquesta astrofotografia es pot apreciar que la nebulositat esmentada per Johann Elert Bode també és en realitat un cúmul estel•lar.

En el 1989, Peter J. T. Leonard i David Merritt, feren un complet estudi dels moviments propis dels principals estels de l’M35. El moviment propi d’un estel té dos components. El moviment radial és el component que ens indica a quina velocitat l’estel s’apropa o s’allunya en relació a la Terra. El moviment tangencial indica la velocitat de l’estel respecte a les coordenades de l’esfera celeste. La velocitat radial es pot estimar a través d’una anàlisi espectroscòpica de la llum de l’estel, a través de l’efecte Doppler (un desplaçament al blau de les línies indica un apropament, i un desplaçament al vermell un allunyament). La velocitat tangencial s’estima a través de la comparació d’astrofotografies fetes al llarg de dècades. Aquesta segona velocitat és més difícil d’estimar. Leonard i Merritt, però, utilitzaren els dos components per estimar les velocitats de dispersió dels principals estels del cúmul M35. Ja hem dit en altres ocasions, que la tendència d’un cúmul estel•lar obert és disgregar-se, degut a les interaccions entre els estels del cúmul i les masses galàctiques exteriors, així com al moment originari de la nebulosa astrogènica en la qual es formaren. A partir de les velocitats de dispersió dels estels individuals, hom pot determinar la forma i l’amplitud de la velocitat genèrica de dispersió i els seus valors concrets en cada posició del cúmul (que, pot reduir-se, a la forma d’un el•lipsoide), i això sense fer assumpcions basades en la lluminositat (i consegüent massa estimada) dels estels del cúmul. D’aquesta manera, Leonard i Merritt estimaven que en el diàmetre interior de 3,75 parsecs (12 anys-llum) s’hi concentrava una massa, amb un 95% de confiança, entre 3,2•1033 kg i 6,4•1033 kg.

L’M35, de prop

Els cúmuls oberts tenen un aspecte d’agregació irregular d’estels, però és una agregació ben real. Estimacions com les de Leonard i Merritt mostren que els cúmuls oberts assoleixen en les regions centrals densitats centenars o milers de vegades superiors a la resta de regions d’un braç galàctic. Comparativament, la densitat mitjana en un braç galàctic i la densitat en un espai interbraquial pateix un salt inferior.

Bona part de la massa de l’M35 es concentra en una regió central de 6 anys-llum de radi. Però el radi global mitjà de l’M35 és gairebé el doble, amb un diàmetre mitjà de tot el cúmul de 23 anys-llum. Podríem comptar, a més, els estels originaris de l’M35 que ja han abandonat físicament el cúmul, si bé comparteixen encara la trajectòria.

Imatge de l’M35 en l’altes 2MASS

Milers d’estels integren l’M35. Les diferents magnituds dels estels responen a les diferents masses. I les masses estel•lars condicionen alhora els temps de desenvolupament de cada estel, tant el temps que triguen a començar els processos de fusió termonuclear com el temps que triguen en abandonar aquests processos. Els estels més massius, completen aquests cicles quan el cúmul obert és encara ben conformat. Els estels menys massius, contràriament, sobreviuran desenars de milions d’anys a la disgregació completa del cúmul originari.

Arxivat a Ciència i Tecnologia
%d bloggers like this: